聚丙烯是五大通用塑料之一，但它的成型收縮率大、易翹曲變形等缺點(diǎn)，限制了其在結(jié)構(gòu)材料和工程塑料方面的應(yīng)用。碳酸鈣無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)刺激性，資源豐富，是一種優(yōu)良的高分子材料無(wú)機(jī)填充劑，它可以改善聚丙烯的硬度、彈性模量、尺寸穩(wěn)定性等，同時(shí)，以POE為增韌劑，HDPE協(xié)同增韌，對(duì)體系進(jìn)行填充改性，在降低成本的同時(shí)，使復(fù)合材料取得各項(xiàng)均衡的力學(xué)性能，拓展了聚丙烯的應(yīng)用空間。`
1、碳酸鈣的活化
隨著復(fù)合材料工業(yè)的迅速發(fā)展，碳酸鈣已不僅僅是一種填充劑，同時(shí)也是一種重要的改性劑。在聚丙烯共混改性體系中，加入碳酸鈣可以降低制品的成型收縮率和原料成本，提高改性聚丙烯制品的剛性和耐熱性。但是，碳酸鈣是無(wú)機(jī)填料，與聚丙烯的相容性較差，所以在使用前需進(jìn)行活化處理，以提高碳酸鈣與聚合物分子鏈的結(jié)合力，提高填充聚丙烯材料的力學(xué)性能，建議使用800目以上的重質(zhì)碳酸鈣，經(jīng)干燥處理后投入高速攪拌機(jī)中，然后加入適量的磷酸脂偶聯(lián)劑，高速攪拌15-20分鐘，對(duì)碳酸鈣進(jìn)行活化處理?；蛘咧苯邮褂?00目以上的活性重質(zhì)碳酸鈣。
在共混體系中隨著活化碳酸鈣含量的增加，體系的沖擊強(qiáng)度先快速增加，30份以后增加緩慢，40份以后沖擊強(qiáng)度降低。用偶聯(lián)劑活化過(guò)的碳酸鈣，能使材料的沖擊強(qiáng)度增加，這是因?yàn)榛罨妓徕}的粒子表面發(fā)生了物理化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變，更易分散在基體中。當(dāng)碳酸鈣的含量超過(guò)一定程度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)無(wú)機(jī)粒子集結(jié)堆積現(xiàn)象，使共混體系的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)部缺陷，造成各項(xiàng)力學(xué)性能的下降。所以，碳酸鈣的用量以不超過(guò)40份為宜。
2、POE對(duì)共混體系的影響
POE是采用茂金屬催化劑的乙烯和辛烯實(shí)現(xiàn)原位聚合的熱塑性彈性體，其特點(diǎn)是：（1）辛烯的柔軟鏈卷曲結(jié)構(gòu)和結(jié)晶的乙烯鏈作為物理交聯(lián)點(diǎn)，使它既有優(yōu)異的韌性又有良好的加工性。（2）POE分子結(jié)構(gòu)中沒(méi)有不飽和雙鍵，具有優(yōu)良的耐老化性能。（3）POE分子量分布窄，具有較好的流動(dòng)性，與聚烯烴相容性好。（4）良好的流動(dòng)性可改善填料的分散效果，同時(shí)也可提高制品的熔接痕強(qiáng)度。
隨著POE含量的增加，體系的沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率有很大的提高?？梢?jiàn)，POE對(duì)PP有優(yōu)良的增韌作用，與PP、活性碳酸鈣有較好的相容性。這是因?yàn)镻OE的分子量分布窄，分子結(jié)構(gòu)中側(cè)辛基長(zhǎng)于側(cè)乙基，在分子結(jié)構(gòu)中可形成聯(lián)結(jié)點(diǎn)，在各成分之間起到聯(lián)結(jié)、緩沖作用，使體系在受到?jīng)_擊時(shí)起分散、緩沖沖擊能的作用，減少銀紋因受力發(fā)展成裂紋的機(jī)會(huì)，從而提高了體系的沖擊強(qiáng)度。當(dāng)體系受到張力時(shí)，由于這些聯(lián)結(jié)點(diǎn)所形成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)可以發(fā)生較大的形變，所以，體系的斷裂伸長(zhǎng)率有顯著的增加，當(dāng)POE的含量增加時(shí)，體系的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量均有所下降，這是由POE本身的性能決定的，故POE的含量應(yīng)控制在20%以下。
POE的含量與熔融指數(shù)的關(guān)系，加入POE后，體系的熔融指數(shù)增加。POE本身的流動(dòng)性較好，它的加入，同時(shí)也改善了整個(gè)體系的流動(dòng)性，當(dāng)POE含量超過(guò)15份以后，體系的熔融指數(shù)基本沒(méi)有變化，若要繼續(xù)提高體系的流動(dòng)性，則不能完全依賴(lài)于POE。
3、HDPE對(duì)體系力學(xué)性能的影響
在整個(gè)體系中，加入適量的其它聚合物，也可改善體系的力學(xué)性能，同時(shí)降低了成本。加入適量的HDPE ，沖擊強(qiáng)度有不同程度的提高，POE是乙烯與辛烯的共聚物，因此，HDPE在聚丙烯與POE之間起到了‘交聯(lián)劑’的作用，更好地改善了聚丙烯與POE之間的相容性，從而提高了體系抵抗外力沖擊的能力。
當(dāng)HDPE在體系中加入后沖擊強(qiáng)度提高，拉伸強(qiáng)度增加很小，當(dāng)HDPE為10份時(shí)，沖擊強(qiáng)度迅速提高，15份時(shí)增加緩慢，所以，HDPE的用量應(yīng)在10左右。
4、老化性能
為了使該材料有良好的耐候性，在體系中加入適量的防老化母料或抗氧劑，經(jīng)測(cè)試，試片在氙燈紫外線輻射1000h，相當(dāng)于一年的時(shí)間，沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度保持率分別為88%和86%。氙燈紫外線輻射3000h，相當(dāng)于三年的時(shí)間，沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的保持率分別為74%和71%，優(yōu)良的耐老化性能，使該材料的使用周期長(zhǎng)，減少了廢棄塑料對(duì)環(huán)境的污染。 |