OBC嵌段共聚物对高流动薄壁聚丙烯的增韧改性研究

发布时间：2020-08-22 02:41

【摘要】：将热塑性弹性体与聚丙烯(PP)混合制备共混材料一直是提高PP韧性,改善其低温脆性的有效方法之一。然而由于弹性体的低模量,这种韧性的增强往往以材料刚性和强度的急剧下降为代价,对于PP与弹性体二元共混物的实际应用增添了困难,因此寻求适当的冲击改性剂与PP建立共混体系,在同等条件下获得刚性与韧性的最大化平衡对于PP的增韧改性而言具有至关重要的意义。烯烃嵌段共聚物(OBC)是利用“链穿梭”聚合技术开发合成出的一种具有全新结构的弹性体,其所具有的“硬”段与“软”段交替连接的独特结构使得OBC兼具优异的综合性能,是一种具备一定潜力的树脂材料增韧改性剂。本文首先采用物理共混工艺技术,应用双螺杆挤出机制备了PP/OBC共混体系,研究了OBC用量对PP机械性能、结晶性能、加工流动性及其相形态的影响,并与聚丙烯/乙烯辛烯共聚物(PP/POE)共混体系进行比较性分析。结果表明随着OBC用量的增加,PP/OBC共混体系的韧性明显提高,PP/OBC的刚性优于PP/POE,达到良好的刚性-韧性平衡。同时PP/OBC具有较为良好的结晶度,耐热性能优良。OBC可在一定程度上改善PP与之相容性,与PP基体形成明显的“海-岛”结构。同时PP/OBC与PP/POE相比具有更高的熔体流动速率(MFR),有利于其加工注塑成型和生产应用。在第一部分研究基础上针对PP/OBC共混材料对于刚性材料的需求,通过向PP/OBC共混物中添加极性相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)构建PP/OBC/PP-g-MAH复合材料,研究了相容剂用量对共混物机械性能、结晶性能、相形态及其流动性能的影响,结果发现与PP/OBC相比,PP/OBC/PP-g-MAH复合材料具备更为优异的韧性,同时材料的刚性也得到提高。所制备的PP/OBC/PP-g-MAH复合材料中以相容剂PP-g-MAH的含量为3%时的机械性能最为突出,达到最大化的刚性-韧性平衡,在此配比下的复合材料也具有相对较高的结晶度与耐热性能,具有一定的可加工型。同时OBC在PP基体中的分散相呈现出更为均匀密集的状态,弹性体颗粒尺寸变小,展示出良好的增容效果。在上述研究的基础上,选取了OBC(INFUSE 9500)、OBC(INFUSE 9100)、POE(ENGAGE 8200)与Vistamaxx 6202(以下分别简写为OBC9500、OBC9100、POE、VM)四种弹性体,采用物理共混与PP构建相应的共混体系,测试了共混材料的机械性能与结晶性能,从结构上对弹性体改善PP韧性进行了深入探索。结果表明PP/OBC9500、PP/OBC9100、PP/POE与PP/VM四种共混体系均具有良好的韧性,其中以PP/VM共混体系最为显著,PP/OBC9100与PP/POE稍次之。刚性方面,共混材料的模量与拉伸强度均低于PP,其中PP/VM下降幅度最大,PP/OBC9100与PP/POE紧随其后,PP/OBC9500保持着相对良好的刚性。同时PP/OBC9500与PP/POE共混体系具有相对优异的热变形温度和结晶度,材料耐热性能优良。POE与VM均由无规共聚的橡胶相组分构成,OBC9500与OBC9100则由“软”与“硬”嵌段构成,PP/OBC具有良好的刚性-韧性平衡。共混材料也保持相对较高的MFR,保证了材料良好的加工流动性。因此OBC作为一种新型的多嵌段结构弹性体,用于PP的增韧改性可使PP具有更优异的综合性能。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ325.14
【图文】：

并改变 PP 晶型，从而达到优化 PP 韧性、增强综合性能的效果。物理改性方法充改性、晶型改性与共混改性，其中以共混改性最为常用。（1）填充改性：将具有固定配比的无机粒子材料或者有机材料加入到 PP 中，P 制品具有导电性、阻燃性、耐热性、抗老化和抗静电等性能，能够很好地提械性能[25]。因为进行填充改性的材料大多来源广泛且价格便宜，利用填充改性减少 PP 产品的生产成本，但该改性方法往往会在提高某一种性能的同时，又它性能的降低[26-28]。（2）晶型改性：在不同的结晶条件下，PP 可以形成 α、β、γ、δ 和拟六方晶 59]。其中 α 晶型与 β 晶型为 PP 最主要的两种晶型（如图 1-1 所示）。α 晶型为单α 晶型的 PP 拥有优异的刚度和耐热性能。β 晶型属六方晶系，研究显示 β 晶型良好的冲击强度和韧性，因此根据不同的性能需求，对 PP 进行晶型改性使 PP优异性能，这也是目前对 PP 进行改性研究的常用方法之一。晶型改性主要是诱导结晶或者向 PP 中添加成核剂等方法使 PP 的晶型发生诱导改变，以此提高度、冲击性能、热稳定性、光学性能等。例如向 PP 中引入 β 成核剂可以充分提的成核速率与结晶速率，提高晶相中的 β 晶核含量，达到优化 PP 韧性的目的[

玻璃化转变温度（Tg），弹性体颗粒通过共混以掺入 PP 为这些问题案。由于大量的热固性和热塑性聚合物已被橡胶、韧性热塑性颗粒、增韧，因此可以用大量的实验数据来揭示增韧机理。自 1956 年 Mer显微镜研究了高应力聚苯乙烯的增韧方式并提出“微裂纹理论”以来的机理就在不断进行的重复性试验中得到发展与完善。为解释分散相研究工作者展开了大量研究，但仍存在许多争议点。研究工作主要通构对 PP 基体影响，如橡胶相浓度，粒径，形态等，以研究对 PP 的增体增韧 PP 等聚合物已经提出了许多合理的解释，如“裂纹”、“剪颗粒电阻”等[56]。由于所涉及的增韧机制受基质材料的性质和共混物，不同共混物中主要的能量吸收过程是不同的。图 1-2 显示了一些典

“海-岛”结构

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本文编号：2800165