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        熱塑性彈性體改性聚丙烯的機理及應用

        熱塑性彈性體改性聚丙烯的機理及應用

         

        聚丙烯(PP)原料豐富,具有拉伸強度高、屈服強度高、硬度高等優點,且熱變形溫度高,價格低廉,廣泛應用于日常用品、汽車零部件等領域,但是PP成型收縮率大,脆性高,缺口沖擊強度低,特別是在低溫時尤為嚴重,這大大限制了PP的推廣和應用。


        熱塑性彈性體(TPE)是一類物理性能介于橡膠和塑料之間的高分子材料,它既具有橡膠的彈性,又具有塑料的易加工性。TPE可代替橡膠應用于聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等通用熱塑性樹脂及聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)等工程塑料的改性,使塑料的應用范圍更加廣泛。


        按分子的結構特征,TPE可分為聚氨酯類TPE(TPU)、苯乙烯類TPE(TPS)、聚烯烴類TPE(TPO)等。TPU具有優異的彈性、耐磨性、耐油性并且TPU的低溫力學性能較好;TPO具有耐熱性、耐寒性、耐天候性以及可再生性;TPS具有橡膠彈性,耐低溫性。彈性體增韌PP的機理:一方面,彈性體韌性高于基體PP,當彈性體作為分散相分布在PP連續相中,形成"海-島"結構,當共混物受到外力作用時,彈性體粒子作為應力集中點,它在沖擊下優先發生變形,若兩相界面粘結良好,會導致顆粒所在區域產生大量銀紋和剪切帶而消耗能量,同時彈性體顆粒還可阻滯、轉向并終止小裂紋發展,使得體系的韌性增加;另一方面,彈性體的加入破壞了PP的結晶,使PP的球晶被細化,而且彈性體起到異相成核的作用從而起到增韌作用。

         

        TPE的分類及其增韌PP機理
        按分子的結構特征,TPE可分為聚氨酯類TPE(TPU)、苯乙烯類TPE(TPS)、聚烯烴類TPE(TPO)等。TPU具有優異的彈性、耐磨性、耐油性并且TPU的低溫力學性能較好;TPO具有耐熱性、耐寒性、耐天候性以及可再生性;TPS具有橡膠彈性,耐低溫性。


        彈性體增韌PP的機理:一方面,彈性體韌性高于基體PP,當彈性體作為分散相分布在PP連續相中,形成"海-島"結構,當共混物受到外力作用時,彈性體粒子作為應力集中點,它在沖擊下優先發生變形,若兩相界面粘結良好,會導致顆粒所在區域產生大量銀紋和剪切帶而消耗能量,同時彈性體顆粒還可阻滯、轉向并終止小裂紋發展,使得體系的韌性增加;另一方面,彈性體的加入破壞了PP的結晶,使PP的球晶被細化,而且彈性體起到異相成核的作用從而起到增韌作用。

         

        TPE在PP改性中的應用
        TPO改性PP.常用于PP改性的TPO是乙烯-辛烯共聚物(POE),POE與PP相容性好,能較好地分散在PP中,并且POE生產成本較低,常作PP的改性劑。

         

        TPS改性PP
        苯乙烯類熱塑性彈性體可分為苯乙烯與丁二烯嵌段共聚物(SBS),苯乙烯與異戊二烯嵌段共聚物(SIS),聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)等。常用于PP改性的有SBS、SEBS。

         

        SEBS改性PP
        SEBS比SBS具有優良的穩定性、耐熱性、耐氧化性等性能,SEBS具有良好的流動性,能作為PP與增強材料的增容劑,SEBS/PP共混體系易獲得良好的性能。

         

        TPU改性PP
        將TPU與PP進行共混可以改善PP易應力開裂及缺口敏感性的韌性差的問題,同時還可以提高PP的耐磨、耐油性,降低其成型加工溫度,但是TPU剛度和硬度較低,價格較高且與PP相容性差,不是PP常用改性劑。


        為了獲得良好的增韌效果,通常需要加入大量的TPE,但會損失基體PP的剛性和強度性能。

         

        近年來接枝改性的TPE、使用茂金屬等新催化劑進行嵌段聚合的TPE以及與其他類樹脂、其他類TPE、納米填料、功能性填料共聚得到的TPE與PP共混可獲得韌性剛性較好的PP,由不同TPE改性PP開發的各類專用料也是目前塑料改性的熱點研究方向。

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