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第26卷第4期高分子材料科学与工程Vol.26,No.4 2010年4月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGApr.2010PP g (GMA co St)增容PC/PP 共混体系的形态与性能李 昱,尹 波,兰 杰,李澜鹏,杨鸣波(四川大学高分子科学与工程学院,高分子材料工程国家重点实验室,四川成都610065)摘要:运用分级注入方法制备了不同配比的PC/PP g (GM A co St)/PP 共混物。
通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察、高压毛细管流变测试等方法考察了增容剂PP g (GM A co St)对PC/PP 共混体系的形态与性能的影响。
PP g (GM A co St)的加入提高了两相界面结合力,降低了分散相粒子尺寸,有效地改善了共混体系的相容性;同时PC/PP g (GM A co St)/P P 体系的拉伸性能得到显著的提高,体系表观黏度提高,对剪切应力的敏感性降低。
关键词:聚丙烯;聚碳酸酯;甲基丙烯酸缩水甘油酯;分级注入;反应增容中图分类号:T Q 314.24+5.9 文献标识码:A 文章编号:1000 7555(2010)04 0055 04收稿日期:2009 12 11基金项目:国家自然科学基金面上项目(20874066)通讯联系人:杨鸣波,主要从事聚合物加工过程中形态控制的研究, E mail:yangmb@聚丙烯(PP)具有密度小、价格低、合成工艺相对较简单和产品综合性能好、用途广泛等优点,所以聚丙烯的高性能化与工程塑料化成为当今高分子领域的研究热点。
已有的研究结果[1]表明聚丙烯与刚性的工程塑料共混能同时提高刚性和韧性。
用PC 与PP 共混,可有效改善聚丙烯的力学性能,扩大应用范围[2,3]。
但两者相容性差,需添加增容剂来改善两相的相互作用。
本文采用聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共聚物(PP g (GM A co St))(结构式见Scheme 1)作为PC/PP 共混体系的增容剂,运用分级注入的混合方法制备不同配比的PC/PP g (GMA co St)/PP 共混物,研究了分级注入反应增容对PC/PP 共混体系形态与性能的影响。
郭红革1，2* ,盛京1 , 赵树高2 ,于广水2（1-天津大学材料科学与工程学院，天津300072;2-青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，青岛266042）摘要：对比了均聚和共聚两种PP原料的结晶和力学性能，选用共聚PP研究了添加成核剂、与PET共混对PP结晶和力学性能的影响。
结果表明：均聚PP结晶的球晶结构较清晰，添加成核剂和PET使PP结晶尺寸变小，少量PET加入以颗粒状分散在PP球晶之间，随PET 加入量的增加，PET转变为纤维状。
对于力学性能来说，成核剂的加入起到增韧增强作用,随PP/PET共混比从95/5到75/25,即随PET比例增大,材料的拉伸强度从19.73MPa提高到23.43MPa，冲击强度从14.10 kJ/m2下降到9.26kJ/m2，在PP/PET共混物中添加PP-g-MA对力学性能有所改善，DSC分析PP-g-MA起到增容作用。
关键词：结晶；PP；PP/PET；力学性能The Crystallization Behavior and Mechanical Properties of PP and PP/PETBlendGUO Hong-ge1，2 *，SHENG Jing1，ZHAO Shu-gao2，YU Guang-shui2( 1-School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072；2- Key Laboratory of Rubber - Plastics, Ministry of Education, Qingdao University of Science and Technology,Qingdao 266042)Abstract: The crystallization behavior and mechanical properties were compared between a homopolymerized PP and a copolymerized PP. The copolymerized PP was used to research the effect of blended with nucleating agent or PET toward the crystallization behavior and mechanical properties of PP. The results showed that the homopolymerized PP had clearier spherulites structure than the copolymerized PP. The size of PP spherulites decreased by blended with nucleating agents or PET. Less content of PET scattered as small balls among PP spherulites. With the increase of PET content, PET scattered as fiber in PP. According to the mechanical properties, the strength and toughness of PP blends were increased by adding nucleating agent; with the ratio of PP/PET from 95/5 to 75/25, that is with the increase of the percent of PET, the tensile strength increased from 19.73MPa to 23.43MPa, but the impact strength decreased from 14.10 kJ/m2 to 9.26 kJ/m2; the mechanical properties of PP/PET were improved by blended with PP-g-MA and DSC analysis showed that PP-g-MA indeed acted as a compatibilizer in PP/PET.Key words: crystallization; PP; PP/PET; mechanical property聚丙烯（PP）是一种典型的结晶型聚合物材料，等规PP其晶体相态有α，β，γ，δ和拟六方晶5种，其中α，β两种相态最为常见。
PP/EPDM/玻璃微珠复合材料动态力学性能的研究*梁基照(华南理工大学工业装备与控制工程系,广州 510641)摘要 应用动态力学分析仪,考察了玻璃微珠表面处理及其体积分数对PP/E PDM /玻璃微珠复合材料动态力学性能的影响。
结果表明,PP/EPDM /用硅烷偶联剂CP -03作表面处理的玻璃微珠(B1)和PP/EPDM /未作表面处理的玻璃微珠(B2)复合材料的储能模量E c c 和损耗模量E c d 均随玻璃微珠体积分数U g 的增大而呈非线性的增大;在相同条件下,PP/EPDM /B1复合材料的E c c 值大于PP/EPDM /B2复合材料,而两复合材料的E c d 值相近;随着U g 的增大,PP/EPDM /B1复合材料的损耗因子tan D 减小,PP/EPDM /B2复合材料的tan D 增大;两复合材料的玻璃化转变温度T g 均呈不规则的变化。
关键词 PP,EPDM ,玻璃微珠,复合材料,动态力学性能PP 具有价格低廉、加工性能和力学性能好等优点,是目前世界年消耗量最大的塑料之一。
但PP 在室温和低温条件下抗冲击性能差,因此其增韧就成为改性的重点。
在PP 中掺入适量的橡胶虽然可以显著改善其抗冲击性能,但又造成它的其它力学性能,如刚度、拉伸强度等急剧下降,因而同时增韧和增强PP 是当今材料研究的热点之一。
一些研究者在PP/橡胶共混物中掺入硬质无机粒子以提高其刚度和强度,取得了一定成效[1~6]。
这些研究还表明,复合材料的力学性能在相当程度上取决于无机粒子与基体间的界面粘合状况和形态结构[7]。
本课题考察了玻璃微珠表面处理及其体积分数对PP/EPDM/玻璃微珠复合材料动态力学性能的影响。
1 实验111 主要原材料PP,通用级粒料,商品名Himont Ò,牌号Pro -fax 6331,密度 0190M g #m -3,熔融流动指数 112g #min -1,台湾福聚股份公司产品。
动态硫化EPDM/PP共混型热塑性弹性体的研究郭红革 潘炯玺 郭红炜 王凤敏 段予忠(青岛化工学院 266042) 摘要 研究了EPDM/PP共混比、不同牌号PP、硫化体系、混炼方式和软化剂用量对动态硫化EPDM/PP共混物性能的影响。
研究结果表明,当EPDM/PP共混比为65/35,经一步混炼法制出的共混物的拉伸强度大于8M Pa,扯断伸长率达400%,撕裂强度为40kN·m-1,屈挠寿命大于10万次,邵尔A型硬度为70～80度。
软化剂用量在30份以内为宜。
关键词 EPDM,PP,热塑性弹性体,动态硫化 热塑性弹性体(TPE)具有与硫化橡胶相似的使用性能,即硫化过程中生成交联结构。
将硫化橡胶重新加热到原来成型温度,不能使之软化或热塑性流动。
相反,TPE加热到成型温度可以再次软化,废品和边角料可以重新成型加工和多次反复利用,与传统的橡胶硫化工艺相比,TPE适用的热塑性成型工艺速度快、周期短、效率高,所需设备投资也比较少,可用真空成型、吹塑成型等传统橡胶不能使用的方法加工。
共混型TPE的发展在共混技术上经历了简单机械共混、部分动态硫化共混和完全动态硫化共混3个阶段[1]。
采用简单机械共混难以获得理想的改性效果。
共混型TPE 的发展方向是动态硫化共混,它已成为结晶型聚烯烃塑料与橡胶共混制备TPE的有效手段之一,这类产品也得到了广泛的工业应用。
EPDM应用广泛,成本低,合成工艺简单,具有良好的耐候性和耐臭氧性等性能,但加工性能较差[2]。
为此人们通过EPDM 和PP共混来进行改性。
PP是一种通用塑料, 作者简介 郭红革,女,28岁。
讲师。
1996年毕业于青岛化工学院橡胶工程学院,获硕士学位。
已发表论文5篇。
具有密度低,耐腐蚀性、耐热性和耐磨性好等优异性能,然而也存在脆性大、着色性和耐候性差等缺点。
以EPDM为主的并用胶料,既有高耐热PP与高抗冲击EPDM结合的性能,又适于注射成型,具有广泛的实用性。
第27卷第2期高分子材料科学与工程Vol.27,No.2 2011年2月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING F eb.2011PP/PC/PP g GMA共混物的结晶和相形态吴宁晶(1.青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042; 2.复旦大学聚合物分子工程教育部重点实验室,上海200433)摘要:采用偏光和相差显微镜详细研究了聚丙烯(PP)/聚碳酸酯(PC)不相容聚合物共混体系和PP/PC/PP g GMA增容共混体系的结晶和相形态。
研究结果表明,P P/PC共混体系中增容剂PP g G MA中甲基丙烯酸缩水甘油酯(GM A)支链起到成核剂的作用,促进P P结晶异相成核,使得PP有效晶核密度增加,球晶尺寸减小;PC分散相分布密集且不均匀,平均尺寸相对较大,主要集中在8 m~10 m。
随着PP g GM A中GM A接枝率的逐渐增加,PC分散相分布逐渐变得均匀且平均尺寸减小。
当增容剂GM A的接枝率为3.51%,加入量为1.96%(质量分数,下同)时,P P/PC/PP g GM A共混体系中PC分散相尺寸减小且分布均匀,尺寸主要集中在1 m~2 m。
关键词:聚丙烯;聚碳酸酯;聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯;结晶;相形态中图分类号:O631.1+3 文献标识码:A 文章编号:1000 7555(2011)02 0094 05收稿日期:2009 12 13基金项目:复旦大学聚合物分子工程教育部重点实验室开放基金(fdfzgc200703)通讯联系人:吴宁晶,主要从事聚合物共混物凝聚态研究, E m ail:ningjing_wu@聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优良的工程塑料,长期以来广泛被用于机械设备、建筑工程、仪表及电气照明等领域。
双酚A型芳香族聚碳酸酯是无定型、透明的热塑性聚合物,具有优良的力学性能、热稳定性、耐候性、尺寸稳定性和耐蠕变性。
第23卷第2期高分子材料科学与工程V o l.23,No.2 2007年3月PO LYM ER M ATERIALS SCIENC E AN D EN GIN EERING M ar.2007 PP/PC共混材料的力学性能和断裂力学郭红革1,盛 京2(1.青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042; 2.天津大学材料科学与工程学院,天津300072)摘要:采用双螺杆挤出机制备了以PP-g-M A H和P P-g-GM A为增容剂、P F为增容助剂的一系列配方的PP/PC共混物,由注射机制样,通过力学性能对比了不同增容体系的增容效果。
用J积分的方法表征了PP/PC共混物的断裂韧性。
结果表明,PP-g-GM A增容效果优于P P-g-M A H,且PP/PP-g-GM A/PC/PF (70/10/20/1)共混物具有较好的综合力学性能。
关键词:聚丙烯;聚碳酸酯;共混;力学性能;断裂韧性;J积分中图分类号:O631.2+1 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2007)02-0174-05 聚丙烯的工程塑料化是高分子研究领域的重要课题,工程材料必须有高的韧性和刚性。
用工程塑料PC与PP共混,相容性是关键。
虽然控制PP与PC之间的黏度比可得到分散良好的共混材料,但它们的配比因受到加工条件等限制,通常会发生相分离,出现明显的相界面,界面处的粘接性变差,影响力学性能。
添加增容剂可改善相容性,所起的作用是在熔融加工过程中防止分散相粒子的自凝聚,强化相界面相互作用,促使体系形成稳定的微相结构,而这些作用主要源于增容剂与共混组分间形成的链缠结结构[1]。
本文研究了PP/PC共混物的力学性能与增容剂种类和用量的关系。
对于材料的韧性表征,冲击强度只是给出了材料在受冲击破坏时所吸收的全部能量值,不能充分反映材料在受破坏过程的韧性参数的变化,本文探索采用J 积分方法研究该共混物的断裂韧性,具有可行性。
1 实验部分1.1 主要原料聚丙烯(PP):粉料T30s,MFR=3g/10 min(230℃,负荷2.16kg),天津石油化工公司乙烯厂;聚碳酸酯(PC):lexan121R,MFR= 17.5g/10min(300℃,负荷1.2kg),美国GE 公司;聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-M AH):接枝率0.8%,宁波能之光新材料有限公司;聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油脂(PP-g-GM A):接枝率1.0%,宁波能之光新材料有限公司;线型酚醛树脂(PF):2402,湖北青龙化工厂。
1.2 主要仪器及设备平行同向双螺杆挤出机:D36,L/D34,南京科亚机械有限公司;塑料注射成型机: 130F2V,螺杆直径h40mm,东华机械有限公司;拉力实验机:M350-20kN,英国Testom etric 公司;冲击实验机:JC-25(简支梁),承德精密实验机有限公司;XC-22(悬臂梁),承德精密实验机有限公司,按GB/T1843-1996标准测试;洛氏硬度计:X HR-150,上海材料试验机厂产品。
1.3 试样制备原料使用前在真空烘箱中进行干燥。
PP在80℃烘干2h,PC在120℃烘干4h,按配比在高速混合机预混,在双螺杆挤出机中混炼造粒。
将挤出颗粒在80℃真空干燥4h,用注射机制样,一模四腔,分别为拉伸哑铃形试样、弯曲试收稿日期:2006-01-10;修订日期:2006-08-12 基金项目:青岛科技大学博士科研启动基金资助 联系人:郭红革,主要从事高分子材料的结构与性能及包装印刷材料的应用研究,E-mail:h gguo@qingdaonew 样、简支梁缺口冲击试样和悬臂梁缺口冲击试样。
将部分弯曲试样用加热的锋利小刀在长宽面中央沿宽度方向制出尖锐缺口,在120℃退火2h 以消除内部应力,用于断裂韧性的分析。
1.4 测试1.4.1 拉伸性能:按GB /T 1040-1992标准测试,拉伸速度为10m m /min 。
1.4.2 弯曲性能:按GB /T9341-2000标准测试,跨度80mm ,弯曲速度为10m m /min 。
1.4.3 断裂韧性:采用弯曲压头,试样(B =10m m,W =15mm ),缺口深a =0.5W ,跨度s =4W =60m m,压头下降速度为1mm /min,记录载荷-位移曲线。
1.4.4 冲击性能测试:按GB /T 1043-1993标准测试。
1.4.5 硬度:用洛氏硬度计测试。
2 结果与讨论2.1 不同共混比对PP /PC 共混物力学性能的影响PP 是典型的非极性结晶聚合物,而PC 是极性非结晶聚合物,二者之间结构不同,相容性较差。
共混物的相态结构直接影响其最终力学性能,对于不相容的共混组分,其相结构在共混过程中要经历一系列的形态变化,这种变化与热力学因素、动力学因素及共混过程的加工条件密不可分[2]。
对特定的共混组分,混合加工工艺参数是控制相态结构的主要因素,挤出过程形成的分散状态在注射成试样的过程中会遭到破坏。
为了保持已形成的相态结构,本实验在注射时温度选择和共混时的温度保持一致,以使共混物组分的熔体黏度差不变[3]。
PP 、PC 和加入20%质量分数的PC 改性PP 的力学性能如Tab .1所示。
Tab .1 The mechanical properties of PP ,PC and PP /PC (80/20)blendTensile s trength(M Pa)Youngs modu lus(M Pa)Flexual strength(M Pa)Flex ual modu lus(M Pa)Charpy impact streng th (k J /m 2)Iz od impact s trength (k J /m 2)PP 28.841622.02105.612079.16 3.5 4.8PP/PC (80/20)25.831506.9450.661289.34 3.4 4.1PC55.652625.2150.141190.176.47.9 Tab .1的杨氏模量、弯曲模量和硬度反映了材料的刚性。
模量和硬度越大,刚性越好。
冲击强度反映了材料的冲击韧性,即材料抵抗外力冲击的能力,冲击强度越大,韧性越好。
可见PP /PC (80/20)共混物的力学性能数值低于两者的线性加和值,没有产生协同效应。
2.2 增容剂对PP /PC 共混物力学性能的影响在PP /PC (80/20)共混物中加入反应型增容剂PP -g -M AH 和PP -g -GM A 以改善两者的相容性。
PP-g -M AH 和PP-g-GM A 接枝物中的PP 主链与PP 基体相容,M A H 基团和GM A 基团可与PC 中的-O H 和-COO H 端基实现原位反应,形成共聚物存在于两相界面,提高界面粘接力,改善PP /PC 的相容性。
(a )compatibilized w ith PP -g -M AH (b )compatibil ized w ith PP -g -GM A Fig .1 The reflection of different content of compatibilizer towards the tensile strength of PP /PC blends175 第2期郭红革等:PP /PC 共混材料的力学性能和断裂力学(a)compatibilized w ith PP-g-M AH (b)compatibil ized w ith PP-g -GM A Fig .2 T he reflection of dif ferent content of compatibilizer towards the flexuel s trength of PP /PCblends(a)compatibilized w ith PP-g-M AH (b)compatibil ized w ith PP-g -GM AFig .3 The reflection of different content of compatibilizer towards the impact s trength of PP /PC blendsTab .2 The mechanical properties of diff erent compat ibilized PP /PC blendsTensile Streng th(M Pa)Youngs M odu lus (M Pa)Flexual Strength (M Pa)Flex ual M odulus (M Pa)Ch arp y Impact Streng th (k J /m 2)Izod Im pact Streng th (k J /m 2)PP /PP-g-M AH /PC(70/10/20)26.961296.8252.401439.94 3.1 4.4PP /PP-g-M AH /PC /PF(70/10/20/1)25.051182.7549.681245.89 3.8 5.3PP /PP-g-GM A/PC(70/10/20)26.031481.6950.111314.13 3.5 4.6PP /PP-g-GM A /PC /PF(70/10/20/1)26.171407.9953.541451.133.85.0 Fig.1和Fig.2显示,增容剂PP-g-M AH 在10份左右有拉伸和弯曲综合性能最佳值,PP -g -GM A 在5份～10份有最佳值。
由于过多增容剂加入,增容剂本身的强度偏低,影响了共混物最终的力学性能,所以增容剂的加入量不是越多越好。
Fig.3显示,随增容剂加入量增大,材料冲击强度提高,说明增容剂的确起到了改善相界面,提高冲击韧性的作用。
2.3 增容剂和酚醛树脂配合增容对PP /PC 共混物力学性能的影响由于PF 分子链上的OH 能同时与增容剂和PC 的端基反应,增加了界面层的化学键数量,使界面粘接力提高,同时使分散相平均粒径变小、分布变窄。
均匀的分散状态,良好的两相粘接,导致从基体到分散相良好的应力传递,力学性能得到提高。
由Tab .2可见,PP -g -M A H 与PF 配合增容,没有起到改善拉伸和弯曲性能的作用,反而使性能下降,相比较PP-g-GM A 与PF 配合对拉伸性能改善不大,但明显提高了弯曲性能。
两种增容剂与PF 配合的差别可能是因为一个M AH 基团有两个可反应端基,而一个GM A 基团只有一个可反应端基,PP -g -M AH 与PF 配合可能形成过多键接,使分子链间形成密度过大的网状结构,加之PF 分散可能不很均匀,形成一些应力集中点,导致拉伸和弯曲性能下降。
