聚丙烯的共混改性

1聚丙烯的共混改性材料一班历晨1205101018摘要：聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规，无规和间规聚丙烯三种。甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95%，其余为无规或间规聚丙烯。关键字：聚丙烯共混改性、聚丙烯改性研究、改性制品八大应用聚丙烯共混改性PP/EVA共混体系:物理共混改性的方法分别制备出乙烯—醋酸乙烯含量为0～20wt％的聚丙烯(PP)／乙烯—醋酸乙烯(EVA)共混切片，以PP为皮层、PP／EVA共混物为芯层，采用熔融纺丝工艺制备出皮芯复合中空纤维。文中通过研究原材料的组成、EVA含量、复合比例、纺丝温度和挤出速率／卷绕速率匹配对熔融纺丝稳定性的影响，确定了最佳熔融纺丝工艺，同时对复合纤维的力学性能进行了测试。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、声速仪、宽角X-射线衍射仪(WXRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析与检测手段对PP／EVA共混物及共混纤维进行相关性能测试，并经过浸泡，研究皮芯复合中空纤维对有机小分子物质的吸附性能。结果表明：1、当EVA含量为0～20wt％时，可以顺利的进行共混造粒。PP／EVA共混物的熔融指数随着EVA质量百分含量的增加而明显降低；随着温度的升高，共混物熔融指数在230℃后急剧升高，流动性明显改善；PP／EVA共混体系为热力学不相容体系。2、具有可纺性的PP／EVA共混物，经严格控制纺丝条件，可以纺制成一定直径且粗细均匀的皮芯复合中空纤维。最佳纺丝工艺条件为：EVA含量10wt％，皮芯复合比6／4，纺丝温度230℃，挤出速率39.69g／min，卷绕速率500m／min。3、随EVA含量的增加和拉伸倍数的增大，纤维的纤度和断裂强度单调减小。当EVA含量为10wt％，实际拉伸倍数为3.7时，纤维的纤度为9dtex，断裂强度和断裂伸长分别为3.0cN／dtex、39％。4、皮芯复合中空纤维通过纤维内部EVA中的极性基团吸附有机小分子物质，吸附量主要取决于纤维中EVA的含量。5、乙烯—醋酸乙烯与有机小分子物质的溶解度参数差异决定吸附量，两者的溶解度参数差异越小，吸附量越大，因此皮芯复合中空纤维对丙烯酸甲酯的吸附性能很好，对苯乙烯吸附性较好，对乙酸乙酯和柏树精油的吸附性相对较差。6、拉伸倍数在0～4倍时，随着拉伸倍数的增加，纤维对有机小分子物质的吸附量降低；随着温度的升高，纤维对有机小分子物质的吸附量在50℃时出现最大值.PP/TPEE共混体系：聚丙烯(PP)纤维是由等规聚丙烯经纺丝加工制得的纤维，具有质轻、强力高、弹性好、化学稳定性好、制造成本低、再循环加工简便等特点，被广泛用于无纺布、卫生用品、绳索等。但由于聚丙烯纤维大分子内不含任何极性基团，结构规整，结晶度高，疏水性强，分子内不含能与染料发生作用的染座，所以丙纶的染色性能较差，严重影响了其在服用纺织品上的应用。因此，对聚丙烯进行可染改性，是广大研究工作者一直关注的热点。其中在聚丙烯基体中通过加入含染座的改性剂进行共混改性，是聚丙烯纤维可染改性的主要方法。但改性剂的添加，会对聚丙烯的纺丝性能和纤维力学性能带来较大的影响，因此，选择适宜的改性添加剂及如何改善聚丙烯与改性添加剂的相容性，是共混改性的难点。本文采用共混改性的方法，选用与PP溶解度参数较接近的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与聚四亚甲基醚二醇（PTMG）的嵌段共聚物(TPEE)作为改性添加剂，分别以乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为相容剂，在双螺杆挤出机中按一定共混比例制得共混样品；利用扫描电镜(SEM)、旋转流变仪、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)2等对共混物的结构与性能进行表征，并选择分散效果较好的样品，进行了可染丙纶的试纺。SEM分析结果表明：相容剂POE-g-GMA使TPEE分散相颗粒在PP基体中的尺寸最小，分散性最好。此外，共混的最佳温度为230℃。旋转流变仪分析结果表明：首先，PP/TPEE共混物熔体为假塑性流体，且具有较宽线性黏弹区域。其次，相容剂自身的黏度以及对共混物的增容效果都会影响共混物的动态模量和复数黏度。Han曲线结果表明：添加EVA的共混物的Han曲线斜率最小，说明添加EVA的共混物中分散相的尺寸均匀性最差。时-温叠加曲线表明：EVA的加入降低了共混体系的相分离温度，而PP-g-GMA以及POE-g-GMA的加入提高了时温叠加曲线的频率适用范围。cole-cole曲线表明：共混物的相分离温度与时-温叠加曲线的结果相一致，且得出的相分离温度更为准确直观。DSC与XRD分析结果表明：TPEE及相容剂的加入提高了PP的结晶速率，改变了PP的结晶尺寸。TPEE的加入提高了PP的结晶温度，对共混物起到了异相成核的作用，同时阻碍了PP链段的运动与PP链段排入有序的晶格，使得共混物的结晶度低于纯PP。在三种相容剂中，EVA使得PP/TPEE的结晶度降低最明显，而POE-g-GMA对PP/TPEE结晶度的影响较小。热失重分析结果表明，EVA与TPEE的热稳定性相对较差，PP、POE-g-GMA、PP-g-GMA的热稳定性相对较好。PP/TPEE共混物的第一个热失重区是由于共混物中TPEE发生热降解所导致的，而第二个热失重区则主要是由于PP的热降解所致。选择对分散效果较好的PP/TPEE/POE-g-GMA共混物在中试试验设备上进行了可染丙纶POY的试纺，结果表明，共混物具有较好的可纺性，纤维的力学性能呈现低强高伸现象，得到的纤维可以染成较深的颜色。PP／PVC共混体系：研究了不同温度，不同压力下接枝物用量对共混物力学性能以及流变行为的影响，并通过扫描电镜(SEM)对共混物的亚微观相结构进行了分析。结果表明：该接枝物对PP／PVC共混体系有较好的增容效果，材料的拉伸强度提高，并出现一峰值，而基体的抗冲强度基本保持不变；共混物熔体保持典型的假塑性流体特性。本文进一步系统研究了gPP／PVC共混体系，并将它与纯的PP／PVC共混体系进行了对比。在相同配比情况下，gPP／PVC共混体系的相容性较纯PP／PVC共混体系有了较为明显的改善，具体体现在力学性能提高；PVC部分的玻璃化温度降低，温度区间变宽；电镜照片中分散相颗粒明显变小且均匀化，相与相之间的连接处变的发白。共混体系“切力变稀”的假塑性流体特性仍没有改变，表现粘度在gPP／PVC小配比时，随gPP含量的增加而降低，但在大配比(80／20)时则相反。揭示了相反转及gPP中均聚物和共聚物对共混体系的影响PP/POE共混体系：聚丙烯(PP)是一种综合性能优异的热塑性塑料,应用十分广泛。但其冲击强度较小,拉伸强度偏低,这就大大限制了PP的应用。为扩展PP的应用范围,获得同时具有较高韧性、较低强度与硬度、较高透光率及较高流动性的聚丙烯(PP)专用料,橡胶的种类与用量、加工助剂等对PP的韧性、强度、硬度、加工性能以及透明性的影响。与其它橡胶相比,添加乙丙橡胶EPR1后的PP具有较高的韧性、较低强度与硬度、较高透光率及较高流动性;添加聚乙烯蜡的PP专用料的综合性能最好。并运用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)及扫描电子显微镜(SEM)等手段对PP专用料的浸泡变色原因进行探讨,结果表明:添加聚烯烃弹性体(POE)的PP专用料在浸泡时发生二次结晶现象,导致材料透明性下降;而添加EPR后就PP专用料在在浸泡时发生未发生二次结晶,材料的透明性基本不变。通过熔融共混法制备了PP/POE/硅灰石复合材料,研究了硅灰石的形貌及用量对复合材料相关性能的影响。力学性能及扫描电镜(SEM)等测试结果表明,随着硅灰石含量的增加,复合材料的拉伸强度先上升后下降,缺口冲击强度和断裂伸长率逐渐下降,且针状硅灰石体系的力学性能优于超细硅灰石体系。熔融指数(MFR)的测试结果表明,随着硅灰石含量的增加,PP/POE/硅灰石复合材料的熔融指数逐渐下降,而针状硅灰石体系的加工性能比超细硅灰石体系差。XRD及DSC测试结果表明,硅灰石的加入并没有改变PP的晶型,但复合材料的微晶尺寸变小,且针状硅灰石的异相成核作用较超细硅灰石明显。维卡耐热分析显示:硅灰石的加入提高了复合材料的耐热性,而且针状硅灰石效果更好。通过熔融共混法制备了PP/POE/碱式硫酸镁晶须(MOS)复合材料,研究了MOS的用量对复合材料相关性能的影响。力学性能及扫描电镜(SEM)等测试结果表明,随着MOS含量的增加,复合材料拉伸强度先上升后下降,缺口冲击强度和断裂伸长率逐渐下降。熔融指数(MFR)的测试结果表明,随着MOS3含量的增加,PP/POE/MOS复合材料的熔融指数逐渐下降。极限氧指数(LOI)的测定显示,随着MOS的增加,复合材料的阻燃性能得到很大的改善。维卡耐热分析显示,MOS的加入提高了复合材料的耐热性。聚丙烯改性的研究聚丙烯改性研究的研究进展。采用熔融共混法对化学交联改性聚丙烯、结晶成核剂改性聚丙烯、纳米二氧化硅改性聚丙烯、超细碳酸钙改性聚丙烯等进行了系统的研究，主要讨论了各因素对复合体系力学性能的影响规律，并从微观结构阐述其改性机理。研究表明，化学交联可以明显改善聚丙烯的综合力学性能，并在引发剂0.2％wt，交联剂1.3％wt左右时达最佳，并探讨了化学交联作用机理以及交联剂对熔体流动速率和凝胶含量的影响；β结晶成核剂可以明显提高聚丙烯的缺口抗冲强度，当结晶成核剂含量为0.5％wt时高达30KJ／m~2以上，但是拉伸强度和弹性模量有所下降，XRD数据表明，这与β晶型的含量是互相匹配的，并用附生结晶作用机理得到了解释，热处理可以从一定程度上改善β晶型聚丙烯的力学性能，并通过差热分析研究了TMB对β晶型聚丙烯结晶行为的影响；当纳米二氧化硅含量为2％wt左右也可以制备出综合性能优良的聚丙烯，拉伸强度可以达到35.67MPa，弹性模量可以达到1.65Gpa，弯曲强度可以达到42.72MPa，弯曲模量可以达到1.07Gpa，缺口抗冲强度可以达到11.25KJ／m~2，PLM表明，纳米二氧化硅可以使聚丙烯球晶细化；超细碳酸钙改性聚丙烯时，在5％wt左右力学性能达到最佳，拉伸强度可以达到33.68MPa，弹性模量可以达到1.38Gpa，缺口抗冲强度可以达到9.38J／m~2。聚丙烯改性八大应用一、以PP为载体的碳酸钙填充母料碳酸钙填充母料自上世纪八十年代初诞生以来，已为塑料加工行业和全社会做出了巨大贡献，年产量达一百多万吨，是改性塑料重要的品种之一。填充母料的载体最初使用的是聚丙烯聚合时的副产物——无规聚丙烯（APP），故亦称之为APP母料。后因北京燕山石化公司技术改造，无规聚丙烯的来源枯竭，而碳酸钙作为合成树脂紧缺年代的替代物，市场需求旺盛。在此背景下以聚乙烯树脂为载体的碳酸钙填充母料应运而生。二日本卡尔普株式会社的CALP专用料组成、性能及用途专用料在很多场合可以替代价格昂贵的ABS，但仍然有明显的不足。·密度比ABS大；·表面硬度低，不耐刻划；·刚性不足；·表面光泽度低；·表面涂装性差；·成型尺寸收缩率大。原来使用ABS的注塑成型模具需加以修改才能使用改性PP专用料。（2）高光泽PP专用料三、汽车零部件用改性聚丙烯专用料四、家电用改性聚丙烯专用料洛阳石化总厂研究所使用乙烯—辛烯共聚物和增韧母料提高了聚丙烯的韧性，同时使用多种无机材料以保持模量不变。他们还使用抗氧剂保证了改性聚丙烯的耐热氧化性。此种改性聚丙烯具有高流动性、高韧性和高模量和耐候几大特点，适合用于大尺寸薄壁制品的注塑成型，可用于空调器的零部件生产。五、户外家具用改性PP专用料户外使用的休闲椅、桌、沙滩椅等大部分使用聚丙烯制造，而且为了提高生产效率，大多是一次注塑成型，这就要求原材料具有良好的力学性能和成型加工性能，同时还要求优异的耐老化（耐候）性能。六、聚丙烯的老化与耐老化研究4PP的主链