PPEOR合金的可控膨胀及光(热)致变形研究.pdf

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1、6工程塑料应用2010年，第38卷，第5期PP／EOR合金的可控膨胀及光(热)致变形研究术江建第徐海波李字岩张栋葛吴国章(华东理工大学材料科学与工程学院，上海200237)摘要通过在聚丙烯(PP)基体中填充(乙烯／辛烯)共聚物(EOR)，采用调控粘度比和改变成型加工方法制备了相同组分下线性热膨胀系数(CLTE)各异的PP／EOR合金，利用注射成型工艺将两种CLTE差异极大的材料粘结在一起。研究结果表明，随着橡胶相的加入，模压PP／EOR体系的CLTE较PP明显升高，但注塑PP／EOR体系的CLTE则显著降低；SEM分析表明注塑PP／EO

2、R体系形成了层状共连续结构；复合体有很高的光致变形效果，变形率最大达28％。关键词聚丙烯(乙烯／辛烯)共聚物合金低膨胀光(热)致变形最近，吴国章等⋯提出了“橡胶填充法制备低合，再配以不同的光敏色素，那么原本平直的叠层材膨胀高分子合金”的设计思路。其基本原理是利用料由于CLTE差异，在光源照射下必然向CLTE小的橡胶的高膨胀、低模量特性，通过精密控制塑橡一面弯曲形变；撤除光源后，材料的温度下降，又会胶共混体系的层状共连续微结构形态，促使材料的从弯曲状态恢复成平直状态，其原理如图1所示。体积膨胀集中在厚度方向上，从而大幅度降低材料这里有两个

3、关键问题，一个是如何制备低膨胀的高的面向热膨胀系数，这个设想已经在橡胶增韧聚丙分子材料，另一个田是如引何在两种不同CLTE的材料嵋烯(PP)和橡胶增韧尼龙的注射成型制品中得到了间实施高效粘合。证实。研究发现，当橡胶质量分数超过20％时，这些增韧体系就有可能形成层状共连续结构，沿流动方向的线性热膨胀系数(CLTE)显著降低。M．Ono等研究了注射成型的PP／(乙烯／辛烯)共聚物一(EOR)体系，发现橡胶质量分数超过30％时，体系沿流动方向的CLTE可以降低到6X10／℃。吴国图1光(热)致变形高分子材料原理在本研究中，以采用调控粘度比、添

4、加光敏色素章等发现继续增加橡胶质量分数至70％，体系沿以及不同成型方法来制备相同组分下CLTE各异的流动方向的CLTE可进一步降到4．3×10一／~C。此外，体系的相容性以及粘度比都是影响CLTE的重PP／EOR合金。借助注射成型技术将组分相同要因素，研究表明体系相容性越好，粘度比越低，易CLTE不同的合金快速高效地粘合，制备了一种光形成层状共连续，导致CLTE显著降低。(热)致变形效果优异的智能材料。近年来，更多的研究是关注怎样降低橡胶增1实验部分韧塑料体系的CLTE及其机理，但对于如何利用这1．1主要原材料种可控的、各异的热膨胀高分

5、子材料制备智能材料PP一1：LPP一200A，均聚，熔体流动速率则少有人问津。某些特种材料，如压电陶瓷和电致(MFR)=31．5g／10min，上海三乐高分子材料有限流体在电场作用下，形状记忆合金、双金属片和高分公司；子凝胶在热场作用下可以发生形变，这就是典型的PP一2：K8303，共聚，MFR=1．8g／10min，北京智能材料。光致变形高分子材料通常在紫外光照射燕山石化公司；下产生形变，可望在光敏开关、光学传感器、光驱马EOR一1：Engage8130，MFR：28．910min，美达及其它将光能直接转变为动能等领域获得应用。国DO

6、W公司；受双金属片开关原理的启发，笔者试图设计一种能EOR一2：Engage8407，MFR=62．4g／10min，美够在太阳光或红外光照射下产生大幅度形变，且力国家自然科学基金项目(50873033)、国家大学生创新实验计学强度高、成本低廉的光(热)致变形高分子材料。划(081025103)如果将两种CLTE相差较大的高分子材料叠层复收稿日期：2010—02-26江建第，辱：PP／EOR合金的可控膨胀及光(热)致变形研究7国DOW公司；伸剪切破坏的最大负荷与剪切面积比来表征该试样CB：MogulL，美国卡博特公司；的界面粘结强度，拉

7、伸速率为5mm／min。TiO：美国杜邦公司。2结果与讨论1．2主要仪器及设备2．1低膨胀合金的制备双螺杆挤出机：KS一20型，昆山科信橡塑有限图2为PP、EOR的剪切粘度随剪切速率变化的公司；情况。由图2可看出，PP、EOR的剪切粘度随着剪注塑机：HTF86／TJ型，海天塑机集团；切速率的增大而急剧下降，在剪切速率范围0．1～半自动压力成型机：0．63MN，上海西玛伟力橡100rad／s内，PIE'～2的粘度最大，PP一1次之，EOR塑机械有限公司；一2最低。旋转流变仪：RS600型，美国The~0Hakke公司；∞●动态热机械分析(

8、DMA)仪：TA2980型，美国＼rA公司；颦恩扫描电子显微镜(SEM)：JSM一6360LV型，日糠本JEOL公司。1．3试样制备先将PP、TiO，、CB在80℃的烘箱内干燥12h，1——PP一1；2——