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聚丙烯共混改性,POE与EPDM性能更好?

嘉峪检测网        2020-06-11 10:30

POE分子结构与三元乙丙橡胶(EPDM)相似,因此POE也会具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能,通过对POE进行交联,材料的耐热温度被提高,永久变形减小,拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。多用途的POE弹性体能够超过PVC、EVA、SBR、EMA和EPDM,今后POE可能取代传统的EPDM。由于POE的优异性能使其在汽车行业、电线电缆护套、塑料增韧剂等方面里都获得了广泛应用。

 

由于POE有较高的强度和伸长率,而且有很好的耐老化性能,某些耐热等级、永久变形要求不严的产品直接用POE即可加工成制品,可大大地提高生产效率,材料还可以重复使用。

 

POE的结构与性能

 

1.POE的结构特点

POE之所以具有优异的性能,可实现高速挤出,与以下特点有关:

(1)辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点,使其具有优异的韧性又具有良好的加工性;

(2)相对分子质量分布窄,与聚烯烃相容性好,具有较佳的流动性;

(3)没有不饱和双键,耐候性优于其它弹性体;

(4)较强的剪切敏感性和熔体强度,可实现高挤出,提高产量;

(5)良好的流动性可改善填料的分散效果,同时亦可提高制品的熔接痕强度。

 

2.POE的性能特点

POE采用溶液法聚合工艺生产的,其中聚乙烯链结晶区(树脂相)起物理交联点的作用,一定量的辛烯的引入削弱了聚乙烯链的结晶区,形成了呈现橡胶弹性的无定型区(橡胶相)。聚合物的微观结构决定其宏观性能,与传统聚合方法制备的聚合物相比,一方面它有很窄的相对分子质量分布和短支链,因而具有优异的物理机械性能(高弹性、高强度、高伸长率)和良好的低温性能;又由于其分子链是饱和的,所含叔碳原子相对较少,因而具有优异的耐热老化和抗紫外线性能;窄的相对分子质量分布使材料在注射和挤出过程中不易产生挠曲。另一方面,限定几何构型催化剂技术(CGCT)可以控制在聚合物线型短支链支化结构中引入长支链,从而改善了聚合物的加工流变性能,还可以提高材料的透明度。

 

POE分子结构的特殊性赋予了其优异的力学性能、流变性能和抗紫外线性能。此外,它还具有和聚烯烃亲和性好、低温韧性好、性能价格比高等优点,因而被广泛应用于塑料改性,这种新材料的出现引起了全世界塑料和橡胶工业界的强烈关注,也为聚合物的改性和加工带来了一个全新的理念。

 

POE与EPDM比较

 

EPDM分子主链为饱和结构故呈现出卓越的耐候性、耐臭氧性及化学稳定性。EPDM凭借这些优异性能已成为高分子领域不可缺少的材料。虽然EPDM对聚丙烯(PP)有良好的增韧效果,但EPDM价格高,碎胶有一定的困难,流动性也不太理想;而采用美国DOW化学公司利用茂金属催化剂催化乙烯与辛烯原位聚合获得的POE作为PP的抗冲击改性剂,材料的耐热温度提高,永久变形减小,拉伸强度、撕裂强度等主要的力学性能都有很大程度的提高。

 

POE的分子主链结构与EPDM类似,也为饱和结构。由于采用了限定几何构型技术,可人为地控制POE的分子支链;茂金属催化剂使得POE又具有窄的相对分子质量分布。因而,POE具有EPDM优异的性能,同时某些性能超过了EPDM,在将来,POE可作为EPDM的替代材料使用。

 

POE用作PP的抗冲击改性剂,与传统使用的EPDM相比,有明显的优势:

(1)粒状POE易与粒状的PP混合,省去块状EPDM复杂的造粒或预混工序;

(2)POE与PP有更好的混合分散效果,与EPDM相比,共混物的相态更为细微化,因而使抗冲击性得以提高;

(3)采用一般橡胶作为PP的抗冲击改性剂,在提高冲击强度的同时,降低了产品屈服强度,而使用POE在增韧的同时,仍可保持较高的屈服强度及流动性。

 

POE在PP改性中的应用

 

PP具有密度小、拉伸强度高、硬度高、屈服强度较高、热变形温度高等优点,且易加工,价格低廉,广泛应用于各个领域。但PP材料缺口冲击强度低,低温脆性尤为突出,使其应用受到限制,通过与弹性体共混来改善PP冲击性能是目前最广泛采用的方法。为优化PP性能,国内外都进行了大量的PP增韧改性研究,在多相共聚和共混改性方面取得了突破性进展。相比而言,共混改性简单易行,倍受青睐。

 

PP常采用的冲击改性材料有EPR、EPDM、LDPE、EVA、SEBS、POE、聚丁二烯-1、丁苯胶、顺丁胶等。其中以EPDM、LDPE、POE及SEBS最常用,加入量一般为10%左右。POE以优异的性能以及与聚烯烃良好的亲和性,与PP组成的POE/PP体系,广泛应用于汽车工业。

 

POE增韧PP机理

 

塑料共混弹性体有几种增韧机理,POE对PP增韧改性符合银纹-剪切带机理:脆性基体内加入弹性体后,在外来冲击力作用下,弹性体可引发大量银纹,而基体则产生剪切屈服,主要靠银纹、剪切带吸收能量。

 

具体过程为:产生银纹进一步发展并将终止于另一弹性体或剪切带;同时银纹与银纹、银纹与剪切带之间相互作用;如银纹与银纹相遇时,会使银纹转向或支化;银纹前峰处的应力集中,可以诱发新的剪切带。所有这些作用,都会大大缓解材料的冲击破坏过程,并增加破坏过程的能量,从而提高材料韧性。

 

结语

 

茂金属POE具有良好的力学性能和加工性能,既有塑料的热塑性,又有橡胶的弹性,且与聚烯烃有良好的亲和性,是聚烯烃树脂有效的抗冲击改性剂。随着研究的深入和工业化进展,POE在聚丙烯共混改性中的应用将会越来越广泛。

 

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来源:Internet