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      • 日期: 2017-09-20
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      PP改性包括兩大類:一類是化學改性,一類是物理改性。下面敘述一下PP改性料物理改性。

        PP改性料物理改性

        物理改性是在PP基體中加入其他的無機材料、有機材料、其他塑料品種、橡膠品種、熱塑性彈性體,或一些是有特殊功能的添加助劑,經過混合、混煉而制得具有優異性能的PP復合材料。

        物理改性大致分為:填充改性、增強改性、共混改性、功能性改性等。

        物理改性工藝路線簡單易行,一般不需要復雜或特殊的設備,利用塑料成型加工工廠原來設備即可。但在要求特殊性能的改性制品時,則需要添加專用設備,如作磁性塑料時,需要在擠出機機頭添加強化磁場設備等。

        下面分述一下PP改性料幾種物理改性方法及其進展。

        1.填充改性

        在PP樹脂中加入一定量的無機填料、有機填料,來提高制品的某些性能,并能降低材料成本。

        填充PP的無機填料常用:云母粉、碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸鋇等,常用的有機填料有:木粉、稻殼粉、花生殼粉等。

        云母填充PP的性能與其配比、混合工藝、偶聯劑種類、云母粒度等因素有關。一般云母的添加量為40%以下為好,云母的粒徑在300目以上為好,鈦酸酯偶聯劑用量為云母的30%左右為好,硅烷偶聯劑可適當少些,用丙烯酸表面處理劑時,用量可加大到5-10%,云母的種類對復合材料的熱性能、力學性能關系不大,云母的長徑比若不是太大、云母的粒徑大小對材料的力學性能基本無大的影響,粒徑小些,對常溫沖擊和低溫沖擊強度及熱變形溫度稍稍有些提高。云母的長徑比越大,增強效果越好。

        制備云母填充PP時,盡量不破壞云母的長徑比,使云母均勻分散是其重要因素,為此,采用靜態混合器、銷釘型混煉螺桿、雙螺桿擠出機等有助于提高填充效果。

        硅灰石填充PP時,硅灰石的用量在30-40%為好,粒徑采用300-325目為好,填充后對復合材料的拉伸強度有所降低,但對于常溫和低溫下的缺口沖擊強度有所提高,如常溫缺口沖擊由原來的4.5上升到5.9千焦耳/平方米,低溫缺口沖擊由原來的1.8上升到2.2千焦耳/平方米,而對于無缺口沖擊強度均是下降的。由此看來,硅灰石的填充有助于克服聚丙烯對缺口敏感性的弱點。

        用硅烷偶聯劑處理硅灰石,對提高復合材料的力學性能有益,對材料的成型加工性能也能改善。

        其他滑石粉、赤泥、重質碳酸鈣等填充PP時,粘度增加較大,但隨著切變速率增加時,這種粘度增大現象就逐漸減弱,一般可用表面處理劑如聚乙烯蠟、脂肪酸鹽等及采用雙螺桿擠出機,就可改善這種成型加工性能。

        用有機填料木粉、玉米棒芯時,應選擇長徑比大于15的為好,這樣可改善韌性和負荷畸變度。

        低填充滑石粉時,指滑石粉含量10-20%,PP復合材料可取代ABS或高抗沖聚苯乙烯,高填充是指滑石粉含量超過30%,主要用于對產品外觀要求不高,主要是要求熱變形溫度、模量等性能的制品。

        目前填充改性中填料日益趨向超細化,已出現了超細碳酸鈣、超細滑石粉,粒徑為1250目、2500目等。

        另外填充改性的發展趨勢是填料的表面改性技術在不斷完善,開發不少表面處理劑,不僅起到偶聯劑作用,還具有分散劑、增濕劑、降粘劑、成型加工助劑、增加韌性等作用,這樣可加大填充用量,可達到60%以上的填充量。

        2.增強改性

        增強改性PP可以取代工程塑料,所選用的增強材料有玻璃纖維、石棉纖維、單晶纖維和鈹、硼、碳化硅等,另外填料改性中的云母?;厶幚砗脮r,也能作為增強材料用。

        玻璃纖維增強PP應用較廣,一種是混合法,即用短玻璃纖維象填料那樣進行成型加工;另一種是包復法,該法近似于電線生產方法,即在單螺桿擠出機上安裝一包復頭,玻璃纖維連續進入包復頭,P}從料斗進入螺桿,兩者匯合在一起,而后造粒即可。

        常用的偶聯劑為硅烷類,或在偶聯劑體系中加入氯化有機物或過氧化物改善PY性能。也有采用馬來酰亞胺、鄰苯二酸酐、均苯四酸酐、二苯甲酮四酸酐等進行處理的。

        玻璃纖維增強改性時應注意的是:玻纖在PP基體中的均勻分散,若分散不均勻,則會在混合體系中出現玻纖的“堆積區”和“空隙區”,這些易造成應力集中,降低制品強度。另玻纖的取向問題也是一個重要問題,在注射成型時應特別注意。

        3.共混改性

        共混改性是指用其他塑料、橡膠、或熱塑性彈性體與PP共混,填入PP中較大的晶球內,以此改善PP的韌性和低溫脆性。為此加入玻璃化溫度相對PP來說較低的一種塑料如LDPE、HDPE,這樣PP晶相和無定形LDPE組成兩相連續貫穿結鉤,這種貫穿結構作為韌性網絡傳遞和分散沖擊能量。

        例如PP/HDPE共混,一般希望這兩種原料的熔融指數相接近為好,HDPE的添加量一般在25%以下為好,從共混物的流動曲線看,HDPE起一種“增塑作用”。

        加入橡膠或彈性體是改性PP的主要途徑,如在PP中可加世:順丁膠、乙丙膠、苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物(SBS)乙烯丙烯二烯系三元共聚物(EPDM)、天然膠、聚異丁烯橡膠等。

        有時用三元共混增韌體系,效果更好,如PP/LDPE/乙丙膠,PP/LDPE/EVA,PP/LDPE/EPDM,此時低溫脆性可降到-40℃左右。 一般橡膠的添加量為10%左右,LDPE量也在10%左右。

        例如PP和聚氨酯共混,PP和聚氨酯及SBS三元共混。

        基本配方:二元共混時PP/PU=90:10,三元共混時PP/PU/SBS=90:5:5。

        工藝條件:45毫米擠出機,長徑比20:1,機筒溫度180、210、205℃,機頭溫度180℃、螺桿轉速15-20轉/分。

        在顯微鏡下觀察,形成了以橡膠為分散相的“海島”式結構。

        有時在三元共混時,用20-30%量的HDPE作為PP球晶的插入劑,它可使PP球晶變得不完整,被分割成晶片。HDPE也有稱作補強增容劑。有時用聚苯乙烯作為第三組分。

        三元共混時,有時采用二步共混工藝,即先制成母料,即先把PP和彈性體SBS按1:1的比例先制成母料,然后在母料中加入配方中所需要的HDPE及剩下的PP料。

        采用粉料PP時,則應在配方中添加一些抗氧劑和輔助抗氧劑。

        4.其他改性

        阻燃改性

        Pp 為可燃材料,分解溫度為320-400℃,起燃溫度350℃,水平燃燒速度37毫米/分,氧指數18.5。PP的阻燃方法有兩種:一是大量添加具有阻燃作用的無機填料如氫氧化鋁、氫氧化鎂,但必須添加到70-80%時才能使制品具有阻燃性,勢必影響加工性及制品的其他性能。第二種方法是用阻燃劑,如含磷、含鹵含銻的化合物,此法添加量少,為10%左右,只是阻嫩持久性差,而且對成型設備有腐蝕

        目前又發展了一種膨脹型阻燃體系,它是由炭化劑、炭化促進劑、發泡劑三部分組成,其阻燃效果優于上述兩種方法。如用聚磷酸銨和三聚氰胺,按3:1用量的關系,則對PP的阻燃效果有明顯作用。

        抗靜電改性:在PP中添加炭黑等導電填料,可使制品的表面電阻降到10歐姆以下。

        PP改性料還有用成核劑改性或電鍍表面處理即二次加工性的改性、在PP中添加抗氧劑、抗紫外線劑以改進熱、光老化性能等。
       

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