随着汽车行业的飞速发展，车用塑料作为汽车轻量化技术的重要一环越来越受到人们的重视。在车用材料中，聚丙烯 ( PP) 具有耐化学腐蚀性优良、刚度高、密度小、价格便宜等优点，广泛应用于汽车的外饰及内饰等部位。但是当PP受到拉伸、弯曲、折叠的外力时，内部微裂纹及银纹的存在导致材料折光指数发生变化，产生发白现象，影响制品的外观和性能。VAN DER WAL A 等的研究表明，针对聚烯烃复合材料，当弹性体添加量相同时，基体的结晶度越低，其增韧效果越好，可以更加有效地终止银纹，防止银纹生长成微裂纹，从而改善应力发白。笔者通过扫描电子显微镜 ( SEM) 和透射电子显微镜(TEM) 相结合的方法探讨了应力发白产生的原因，并通过加入不同种类的增韧剂、相容剂，以及提高色粉的含量以改善应力发白的情况。
1、 实验部分
1.1 主要原料
PP 树脂，均聚 PP1;
PP 树脂，共聚 PP2、共聚 PP3;
增韧剂，POE1，熔融指数为 1. 2 g /( 10 min) ;
增韧剂，POE2，熔融指数为 5 g /( 10 min) ;
增韧剂，POE3，熔融指数为 1. 0 g /( 10 min) ;
增韧剂，POE4，熔融指数为 12 g /( 10 min) ;
填充物，滑石粉;
相容剂;
抗氧剂;
色粉，黑色母。
1.2 测试与表征
将 PP 树脂、填充物、增韧剂及其他助剂根椐配比在双螺杆挤出机中熔融共混，然后牵引造粒。
将生产的颗粒注塑成 100 mm × 10 mm × 3 mm 和 100 mm × 10 mm × 1 mm 的样条，注塑后放置在温度为 23 °C、相对湿度为 50% 的环境中，24 h 后进行弯折发白测试。测试方法为: ( 1) 用色差计测试样条中间位置的亮度并记录为 L1; ( 2) 用手将样条两端掰弯至尾端相互接触，保持 30 s 后将样条回复成平整状态; ( 3) 测试样条发白处的亮度，并记录为L2; ( 4) 记录测试前后的色差 ΔL( ΔL = L2 － L1 ) 。
选取样品非发白部位进行切片，采用 SEM 和 TEM 测试增韧剂 POE 的分散情况。
2、 结果与讨论
2. 1 不同树脂体系、填充物及色母对材料弯折发白的影响
PP 制品受到拉伸、弯折、碰撞等外力时，会产生发白的情况，这是因为外力使得材料内部产生了银纹、微裂纹或者微孔，导致折光指数发生了变化，体现在外部就是应力发白( 见图 1) 。
图 1 应力发白微观图像
不同体系的配方见表 1
1# ~ 6#配方样品的色差见图 2 。
图 2 1# ~ 6#配方样品的色差
由图2可以看出: 针对 3 mm 样板，1 #配方弯折后的 ΔL 为 0. 3，2#配方弯折后的 ΔL 为 3. 3，说明均聚 PP 的耐弯折发白性能更优，这是因为均聚 PP 树脂的结晶度高，材料内部的缺陷少，而共聚PP 中乙烯的存在使得材料内部本身存在一定的缺 陷，在受到外力作用时，这种缺陷更容易发展为微裂纹或者银纹等，从而更容易产生应力发白的现象。加入填充物及增韧剂后，材料的弯折发白现象变得更加明显，ΔL 最高为7. 5。填充物滑石粉本身为浅灰色或者白色，加入后会改变材料内部的结构，PP 分子不能完全包裹滑石粉，材料受到弯折时，滑石粉外漏，从而显现出白色 ; 增韧剂 POE 的加入可以提高材料的韧性，但是少量的POE的引入相当于在树脂体系中加入了杂质，反而阻碍了PP 的结晶,导致体系内晶区减少，微孔或者裂纹增加，加剧了应力发白的情况。共聚 PP3 的加入使得样品的 ΔL 降低，这是因为共聚 PP3 为无规共聚 PP 材料，是完全不结晶的材料，本身具有非常优异的透明性，这种 PP 产品合成时乙烯插入到丙烯分子链中，不会形成乙烯相，所以本身内部不会产生微孔，在一定程度上可以降低应力发白的情况， 但是改善效果不是很明显 。6#配方提高了色粉含 量，ΔL 降低为 2.2，发白现象大大减轻，这是因为黑 色母含量的提升掩盖了由于弯折产生的发白现象， 从而降低了弯折前后的色差变化。
1# ~ 6#配方的弯折发白样品见图 3 。
图 3 1# ~ 6#配方的弯折发白样品
2. 2 POE 的种类对材料应力发白的影响
采用不同 POE 的体系配方(见表 2 ) 研究不同 种类的 POE 对材料应力发白的影响 。7#和8#配方 中，POE1 和 POE2 的类别为 C4; 9#和 10#配方中， POE3 和 POE4 的类别为 C8 。不同 POE 体系配方 样品的色差见图 4，弯折发白样品见图 5 。
表 2 不同 POE 的体系配方
由图 5 可以看出 : C4 类别的 POE 对改善弯折 发白现象的效果优于C8类别的 POE，这是因为C4 类别的 POE 是由乙烯和丁烯聚合而成的，而C8类别的 POE 是由乙烯和辛烯聚合而成的，后者的单个分子链段更长，POE 的加入破坏了PP 分子链的规整性，降低了其结晶性能，而分子链段越长，对结晶的影响越大，因此不利于改善应力发白的现象。
图 4 7# ~ 12#配方样品的色差
图 5 7# ~ 12#配方的弯折发白样品
POE 在树脂体系中的分散情况见图 6 。
图 6 POE 在树脂体系中的分散
由图6可以看出:POE在PP基体中分散，其中，10#配方中的 POE 在 PP 中的分散更好; 同一类别的POE，熔融指数越高，POE 在PP中的分散越好。研究证明，银纹的引发和增长对增韧剂的粒子大小有一定的要求，受到外力时，分散更好的增韧剂更容易终止银纹的生长，可以更好地改善应力发白的问题 。
3、结 语
(1)均聚 PP 材料的耐弯折发白性能优于共聚 PP 材料 ; 加入填充物及增韧剂后，复合材料的应力 发白现象更加明显，加入无规共聚 PP 材料和增加色粉含量可以改善应力发白的问题。
(2)不同的增韧剂对应力发白的影响不同，C4 类别的 POE 对应力发白的改善优于 C8 类别的 POE，而对于同一种 POE 来说，熔融指数越高，其改善应力发白的效果越明显。
(3)加入相容剂可以有效提升PP和POE之间的相容性，从而改善应力发白的现象。
