超韌聚丙烯的結構與性能

結構與性能合成樹(shù)脂及塑料,2014,31(4):62CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS超韌聚丙烯的結構與性能張鋒,劉勇,單國榮,陳國康(中國石化上海石油化工股份有限公司塑料部,上海市200540)摘要:采用掃描電子顯微鏡、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀和毛細管流變儀等研究了超韌聚丙烯(PP)的結構與性能并與普通抗沖擊共聚P進(jìn)行了對比。超韌P中乙丙橡膠相和PP相的玻璃化轉變溫度差53.30℃,而普通抗沖擊共聚PP中乙丙橡膠相和PP相的玻璃化轉變溫度差62.32℃;在相同剪切速率下,超韌P的表觀(guān)黏度小于普通抗沖擊共聚PP;超韌PP在23,-20℃時(shí)的簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強度分別為70.43,8.55kJ/m2,遠高于普通抗沖擊共聚PP(分別為1200,3.69kJ/m2)關(guān)鍵詞:聚丙烯共聚物超韌結構性能中圖分類(lèi)號:TQ325.4文獻標識碼:B文章編號:1002-1396(2014)04-0062-0超韌聚丙烯(PP)具有優(yōu)異的抗沖擊性能和2結果與討論成型性能,可用于制作汽車(chē)零件等,由于其模量2.1相結構小,故還可用于生產(chǎn)超軟制品、替代均聚PP/聚烯從圖1看出:兩個(gè)試樣的沖擊斷面均呈明顯烴彈性體共混物等。本工作分析了中國石化上海的兩相結構,分散相呈顆粒狀分布在連續相中,形石油化工股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)上海石化公司)中成“海島”結構。在這種形貌結構中,乙丙無(wú)規試裝置開(kāi)發(fā)的超韌PP(簡(jiǎn)稱(chēng)試樣1)的結構與性共聚物均勻地分散在丙烯均聚物和乙烯均聚物基能,以供相關(guān)應用領(lǐng)域作技術(shù)參考。體中。從斷面粗糙度看,試樣1中存在明顯的球狀顆粒和顆粒脫落形成的空穴,且這些突起的顆粒1實(shí)驗部分和凹陷的空穴除了尺寸與數量都較大外,分布也1.1原料較為密集、均勻,這與其較高的乙烯和乙丙橡膠試樣2,抗沖擊共聚PP,上海石化公司200kta的(EPR)含量及界面黏結有關(guān)。部分空穴中的顆粒φ裝置生產(chǎn)。試樣1的乙烯含量約是試樣2的兩倍。嵌在基體中,與基體結合較為緊密,顆粒與顆粒間12性能測試以絲狀物連接,表明在分散相與基體間、分散相沖擊斷面微觀(guān)形貌采用日本日立公司生產(chǎn)的顆粒與顆粒間存在良好的界面黏結。這在均聚PPPhenom g2Pure型掃描電子顯微鏡觀(guān)察,對斷面噴與彈性體的普通共混體系中是不曾出現的,因金處理;相容性采用美國TA儀器公司生產(chǎn)的DMA此,可以定性判定試樣1的韌性?xún)?yōu)于試樣2。Q800型動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀測試,溫度-100~150℃;2.,2相容性流變性能采用吉林大學(xué)科教儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的XLY-Ⅱ從圖2看出:兩個(gè)試樣都存在2個(gè)溫度轉變型毛細管流變儀測試;相對分子質(zhì)量分布(M一個(gè)約為-40.00℃(試樣1為-38.17℃,試樣2M,M為重均分子量,M為數均分子量)采用英為-42.30℃),另一個(gè)約為2000°℃(試樣1為15.13國 Polymer laboratories公司生產(chǎn)的PL-GPC20型℃,試樣2為20.02℃C),分別對應EPR相和PP相的凝膠滲透色譜儀測試;熱性能采用美國TA儀器公司生產(chǎn)的DSCQ1000型差示掃描量熱儀測試,溫收稿日期:2014-02-25。度25~200℃,升溫速率10℃/min;力學(xué)性能采修回日期:2014-05-08用日本島津公司生產(chǎn)的AGS-5K型萬(wàn)能材料試樣作者簡(jiǎn)介:張鋒,1980年生,工程機,拉伸性能按GB/1040.2—2006,簡(jiǎn)支梁缺口師,2003年畢業(yè)于華東理工大學(xué)高分子沖擊強度按GB1043.1—2008,彎曲模量按GBT9341-2008測試CTYHCNMHS+)第4期張鋒等.超韌聚丙烯的結構與性能610.0um10.gm圖1PP沖擊斷面的微觀(guān)形貌(×5000Fig. I Morphology of the impact fracture section of the PP sample玻璃化轉變溫度(1),表明該體系中EPR與PP為表1PP的相對分子質(zhì)量及其分布主要組分。試樣1的兩個(gè)差值(53.30℃)小于1 ab. Relative molecular mass and its distribution of thesamples試樣2(62.32℃),因此,試樣1中EPR與PP基體的M×10M、×10相容性比試樣2好。M,M5.031從圖4看出:試樣1在200℃的流變曲線(xiàn)與試樣2在210℃的流變曲線(xiàn)接近,表明試樣1的加工試樣1溫度可以比試樣2低10℃試樣2,溫度220℃2PP的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析曲線(xiàn)Fig 2 DMA analytical curves of the PP samples注:tan為損耗因子。23加工性能及MM從圖3看出:在相同溫度條件下,PP的表觀(guān)圖4在不同溫度條件下PP的流變曲線(xiàn)黏度(η)隨剪切速率(γ)的增加而減小,說(shuō)明兩Fig4 Rheological curves of the PP samples at different temperatures個(gè)試樣都是剪切變稀的非牛頓流體。在相同y條件2.4力學(xué)性能下,試樣2的η大于試樣1,說(shuō)明試樣1的流動(dòng)性能從表2看出:試樣1的沖擊強度和斷裂標稱(chēng)應較試樣2好。變大于試樣2,而彎曲模量和拉伸屈服應力小于試樣2。這主要歸結于兩者的乙烯含量和橡膠相含量的不同表2PP的力學(xué)性能Tab2 Mechanical properties of the PP samples試樣擊強度/(kJ·m2)拉伸屈服斷裂標稱(chēng)彎曲模-20℃應力MPa應變,%量/MPa25.21熱性能圖3PP熔體在220℃條件下的流變曲線(xiàn)從圖5看出Fig 3 Rheological curves of the PP samples at 220 C(PE)的吸熱從表1看出:兩個(gè)試樣的MM接近。熱峰;試樣2僅YHa07℃左右出現聚乙烯中國煤化工晶型吸CNMHGo晶型吸合成樹(shù)脂及塑料2014年第31卷熱峰。從兩個(gè)試樣的差示掃描量熱法(DSC)曲線(xiàn)和PE的100%結晶理論熱焓4(分別為207,293上可獲得它們各自PE相、PP相的熔融焓,根據PJ/g),可算出兩個(gè)PP試樣的結晶度(見(jiàn)表3)。406080100120140160180200a試樣1b試樣2圖5PP的DSC曲線(xiàn)Fig 5 DSC curves of the PP samples表3PP的熱性能數據c)與試樣2相比,試樣1的簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強Tab3 Thermal properties of the PP samples度大,彎曲模量低。這是它們的乙烯含量不同造熔融焓/(J·g1)試樣t1/℃t/0結晶度,%成的差異PE相PP相26.96164.6824.0584.4參考文獻166.74[1] Carreau P J, De Kee D C R, Chhabra R P Rheology of polymeri注:t為PE結晶峰溫度,t2為PP的α晶型熔融峰溫度。Publishers. 1997: 52.[21 MeNally T, McShane P, Nally G M,et al. Rheology, phase3結論morphology, mechanical, impact and thermal properties ofa)兩個(gè)試樣的沖擊斷面形貌均為“海島”結copolymer blends[J) Polymer, 2002, 43(13):3785-3793構,即EPR為分散相呈顆粒狀分布在PP連續相中[3 Mark James E. Polymer date handbook[M]. New York試樣1中EPR與PP基體的相容性好于試樣2Oxford: Oxford University Press. 1999: 772b)兩個(gè)試樣的熔體均呈現剪切變稀的非牛4李徽,程志剛,聶萍,等差示掃描量熱法(DC)測定全頓流體特性。試樣1的加工溫度可比試樣2低10℃密度聚乙烯結晶度!中國建材科技,2013(1):37-41左右。(編輯:劉楓閣)Structure and properties of super tough polypropyleneZhang Feng, Liu Yong Shan Guorong Chen Guokar(Plastic Division Sinopec Shanghai Petrochemical Co. Ltd, Shanghai 200540. ChinaAbstract: The structure and properties of super tough polypropylene(PP)were studied by means ofscanning electron microscope(SEM), dynamic mechanical analyzer ( DMA), capillary rheometer, etc and comparedth those of general impact copolymerized PP. The difference of glass-transition temperature between ethylene-propylene rubber(EPr)and PP in super tough PP was 53.30C while that between EPR and PP in general imcopolymerized PP was 62. C. The apparent viscosity of super tough PP was lower than that of general incopolymerized PP at the same shear rate. The notched Charpy impact strengrtouh ppwere 70.43, 8.55kJ/m at 23, -20C respectively, much higher than 12.00, 3.69kJ/m of ger中國煤化工Key words: polypropylene; copolymer; super tough; structure; propertCNMHG