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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。碳酸鈣無毒、無味、無刺激性,資源豐富,是一種優(yōu)良的高分子材料無機(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)碳酸鈣的含量超過一定程度時(shí),會出現(xiàn)無機(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40份為宜。
2、POE對共混體系的影響
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,具有較好的流動性,與聚烯烴相容性好。(4)良好的流動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)度和斷裂伸長率有很大的提高??梢姡琍OE對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,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本身的流動性較好,它的加入,同時(shí)也改善了整個體系的流動性,當(dāng)POE含量超過15份以后,體系的熔融指數(shù)基本沒有變化,若要繼續(xù)提高體系的流動性,則不能完全依賴于POE。