聚丙烯和聚乙烯混合交聯(lián)的研究

第28卷第4期天津化工Vol 28 No 42014年7月Tianjin Chemical IndustryJul.2014聚丙烯和聚乙烯混合交聯(lián)的研究張立光李實(shí)陳耀靈李建威(廣東山大塑料廠(chǎng),廣東佛山528000摘要:旨在開(kāi)發(fā)一種適用于現有塑料設備生產(chǎn)條件、符合工藝要求的耐高溫塑料。經(jīng)多方研究,得出的具體實(shí)施方案,是在低密度聚乙烯粉料( LLDPE)中按一定比例加入聚丙烯(PP)、橡膠增韌劑、交聯(lián)劑及其它助劑。用雙輥開(kāi)煉機加熱塑仳,再用熱壓機壓成片材,測試強度。結果表明這種新材料拉伸強度低于聚丙烯(PP)、高于滾塑用聚乙烯(IDPE);沖擊強度低于 LLDPE、高于PP,熱變形溫度可達到99℃。證實(shí)通過(guò)在滾塑料( LLDPE)中加入30%~50%(質(zhì)量百分數,以下同)的PP,在交聯(lián)劑作用下兩者可形成網(wǎng)狀交聯(lián)體,這種發(fā)生了化學(xué)反應的新材料比兩者物理混合性能好。關(guān)鍵詞:混合交聯(lián);耐溫塑料;網(wǎng)狀交聯(lián)doi:10.3969issn.1008-12672014.04.010中圖分類(lèi)號:TQ3251文獻標志碼:A文章編號:1008-1267(2014)040027-03本文所研究的是 LLDPE與聚丙烯交聯(lián)以產(chǎn)生模壓成型壓力30-50kgm2溫度120-150℃壓力一種新材料,首先它具有 LLDPE的塑料工藝性適和溫度緩慢上升,當厚度降至5mm時(shí)停機停止加合塑料生產(chǎn),有良好的機械性能和較高的熱變形溫熱。度將得到的板材按照檢測要求制備標準試樣條1實(shí)驗部分測試交聯(lián) PP-LLDPE的力學(xué)性能、熱變形溫度、交聯(lián)度。1.1原料14性能測試LLDPE(線(xiàn)性低密度聚乙烯):牌號MLPE拉伸性能:按照GBT1040-2006,采用1B型8060(MFR=50gl0min),茂名石化公司產(chǎn)品;PP式樣。拉伸速度50 mm/min;聚丙烯):牌號HC900BM(MFR=60g/10min沖擊強度:按照GBT1043-93,采用1型式茂名石化公司產(chǎn)品;DCP(過(guò)氧化二異丙苯)化學(xué)樣。A型缺口;純,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司;25-二甲基-25熔融指數:按照GBT3682-2000,砝碼216kg;二叔丁基過(guò)氧化己烷,深圳海利豐科技公司;熱變形溫度:按照GB/T1634-2004要求制作增韌劑,工業(yè)級,佛山順德塑料市場(chǎng)匯源公司。試件,標準撓度0.36mm。升溫速度120℃/h砝碼重12儀器設備量68雙輥開(kāi)煉機,上海橡塑機械廠(chǎng);模壓機,臺灣高交聯(lián)度:按照GB/T18474-2001,采用測定交鐵檢測儀器公司;萬(wàn)能材料試驗機、擺錘式?jīng)_擊試聯(lián)PP- LLDPE凝膠含量確定交聯(lián)度。驗機、熔體流動(dòng)速率測定儀,承德市德盛檢測設備試件質(zhì)量在02-3g之間,剪取一塊面積大小有限公司?？梢园綐拥那鍧?、干燥的鋼絲網(wǎng)并稱(chēng)重,作為13試驗方法將試樣放入鋼絲網(wǎng)中包裹成袋型并稱(chēng)重,作為m20將 LLDPE和PP按70%:30%的比例。添加交在二甲苯溶劑中冷凝回流,回流速度在每min20聯(lián)劑質(zhì)量分數為04%-3%,增韌劑2%,混合均勻;40滴,萃取時(shí)間12h。將鋼絲網(wǎng)袋放入真空干燥箱,將混合料用雙輥開(kāi)煉機混煉、塑化,成片,混煉在1400C干燥6h,稱(chēng)量鋼絲網(wǎng)袋重量,作為溫度:110-130℃,混煉時(shí)間30~50min。為了交聯(lián)反應進(jìn)行充分,將混煉的塑化物放入保溫箱(40±5)℃,太的(TYH24h待用;將雙輥開(kāi)煉機開(kāi)煉的片材放在模壓機上收稿日期:201402-2228天津化工2014年7月G=(mym1)(m2m1)X100%從表1所列數據來(lái)看, LLDPE-PP交聯(lián)物為主式中體,其原因如下:m1-鋼絲網(wǎng)的質(zhì)量(mg);m2-萃取前試樣與鋼表1塑料性能絲網(wǎng)的質(zhì)量(mgm3-萃取后試樣與鋼絲網(wǎng)的質(zhì)量PP,36%PP36%(mg)+59%+60%項目單位 PP LLDPE LLDPE+5 LLDPE+52結果與討論%A*物%A*化21交聯(lián)劑用量對交聯(lián)度的影響理混合學(xué)交聯(lián)交聯(lián)劑用量不同,PP- LLDPE的交聯(lián)度不同。熔體流如圖1,隨著(zhù)交聯(lián)劑用量的增加,體系中的自由動(dòng)速率基增加,發(fā)生交聯(lián)反應的機遇增加。由圖可以看出交聯(lián)反應初始交聯(lián)劑用量增加,交聯(lián)度增加不明拉伸屈MPa11.219.3顯;當交聯(lián)劑用量達到05%以上時(shí),交聯(lián)度明顯升服強度高;當交聯(lián)劑用量超過(guò)1.2%時(shí),交聯(lián)度上升變得緩簡(jiǎn)支梁慢;當交聯(lián)劑用量大于20%以上,交聯(lián)度不再增加。缺口沖k/m26.88.4715擊彎曲強18.317430.5度熱變形120溫度注:A*聚丙烯酸酯微粉增韌劑如交聯(lián)以PP-PP為主,則拉伸強度應維持在30MPa左右拉伸強度不應降低到193MPa0406081.0121.416如交聯(lián)以 LLDPE- LLDPE為主,則熱變形溫度交聯(lián)劑含量/%應在50~60℃范圍,熱變形溫度不可能到99℃C圖1交聯(lián)劑含量的增加對交聯(lián)度的影響在未加入交聯(lián)劑時(shí),以同等組分的 LLDPE與這說(shuō)明當交聯(lián)劑數量少時(shí)交聯(lián)反應發(fā)生在樹(shù)PP,和聚丙烯酸酯微粉混合均勻,所測出物理性能脂分子之間即小分子變大分子鏈變長(cháng),成網(wǎng)狀分遠低于化學(xué)交聯(lián)后物理性能。由此可以推斷交聯(lián)子少。所以交聯(lián)度增長(cháng)少,當交聯(lián)劑用量超過(guò)0.%反應確實(shí)發(fā)生,交聯(lián)體以 LLDPE-PP為主。時(shí),交聯(lián)反應部分發(fā)生在分子鏈增長(cháng),相當部分發(fā)2.3增韌劑對 LLDPE-PE交聯(lián)體沖擊性能響生在相鄰樹(shù)脂分子之間,即橫向鏈接,致使網(wǎng)狀分PP主鏈碳原子上交替存在著(zhù)甲基,甲基存在使子增多,外觀(guān)表現為交聯(lián)度增加,當交聯(lián)劑用量超主鏈僵硬,僵硬性使大分子熱運動(dòng)困難。從材料學(xué)過(guò)15%,由于體系內產(chǎn)生了大量的交聯(lián)網(wǎng)狀分子上表述,就是沖擊強度低,尤其是低溫沖擊性能差。和未成網(wǎng)狀的長(cháng)鏈大分子,雖然交聯(lián)劑增多使體 LLDPE-PP交聯(lián)后雖然總體沖擊性能優(yōu)于純PP,但系內自由基增多,但是分子活動(dòng)空間變小,阻力變就總體使用性能來(lái)說(shuō)還不理想。為此加入適量聚丙大,繼續的交聯(lián)反應生長(cháng)慢,外觀(guān)表現為交聯(lián)劑增烯酸酯微粉做增韌劑是一個(gè)好的選擇。加,交聯(lián)度增加很少。聚丙烯酸酯是類(lèi)似橡膠的彈性體,有很大的2.2 LLDPE-PP交聯(lián)體的物理性能柔韌性。聚丙烯酸酯分子結構與PP相似相容,能在由于交聯(lián)反應產(chǎn)物不僅是 LLDPEY-P,還包PP分子鏈間形成柔性連接。聚丙烯酸酯熔點(diǎn)遠低于括PPP和 LLDPE-LLDPE交聯(lián)物,由于P和PP和FE在LDPE不相容,如果不是兩者化學(xué)交聯(lián)僅僅是兩融其流動(dòng)性H中國煤化工其他大分子熔CNMH GPP結構空隙,者物理混合,其力學(xué)性能很差。分散到各個(gè)晶體界面。當受到外力沖擊時(shí),彈性體第28卷第4期張立光等:聚丙烯和聚乙烯混合交聯(lián)的研究吸收大量能量,以自身變形保護了大分子鏈不被破體可產(chǎn)生大的變形沿應力方向集中,由此產(chǎn)生第三壞。圖2顯示增加聚丙烯酸酯含量,沖擊強度增加。個(gè)峰值。由于網(wǎng)狀交聯(lián)多發(fā)生在攴鏈上鏈接較弱,增加量超過(guò)10%時(shí),沖擊強度提高較快,同時(shí)其他破壞應力也小,所以第三峰值也很小性能如彎曲強度、拉伸強度呈現下降,尤其是熱變形溫度隨著(zhù)聚丙烯酸酯的含量增加而降低。這些性能都對最終產(chǎn)品性能有絕對影響,所以聚丙烯酸酯含量5%-10%比較合理。3015304560759105120135150應變率/%圖4應力-應變曲線(xiàn)圖3結論31 LLDPE與PP通過(guò)交聯(lián)反應可生成交聯(lián)體。將增韌劑含量/%這種新材料磨成粉,再加入適量的聚丙烯酸酯膠圖2增韌劑含量對沖擊強度及熱變形溫度影響粉,共同構成一種新的塑料粉料,這種塑料適用現24 LLDPE-PP交聯(lián)體的拉伸性能有的塑料加工設備和工藝。圖3為 LLDPE-PP混合體拉伸性能曲線(xiàn),拉力3.2交聯(lián)劑加入量1.2%-1.5%。為防止交聯(lián)劑提增加,伸長(cháng)率增加。當拉伸應力達到1lMPa,伸長(cháng)率前分解,預混溫度不高于130℃11%,試樣斷應力歸零。33 LLDPE-PP交聯(lián)混合料熱變形溫度可達到99℃,可用于熱水器內襯,熱水儲罐等高溫容器。34 LLDPE-PP交聯(lián)體加入聚丙烯酸酯微粉可以提高沖擊強度,但是加入量過(guò)高會(huì )導致熱變形溫度降低,。試驗表明加入量5%-10%時(shí)綜合性能最好。3.5作為一種新型塑料材料,它的耐溫性提高了許多,但是沖擊性能下降許多;從 LLDPE的42KJ/m2到這種材料的15KJm2,尤其是低溫沖擊相差更多,0122436486072849610812成本上也增加許多,大面積推廣須視產(chǎn)品耐溫要求變形率/%酌采用之。圖3應力-應變曲線(xiàn)圖圖4是LDE-PP交聯(lián)體拉伸曲線(xiàn),交聯(lián)體的參考文獻:拉伸應力大于混合體的拉伸應力。斷裂伸長(cháng)率幾達[1]張桂云等交聯(lián)聚乙烯滾塑容器專(zhuān)用料的研制報告[J包裝150%,拉伸屈服應力21MPa拉伸應力出現3個(gè)峰工程2001,04,58-60值峰值高度依次遞減。這是因為初始應力增加使2馬德鵬魏華吳風(fēng)龍等交聯(lián)改性聚丙烯的研究門(mén)]應用化工201003:405407沿應力方向的大分子由彎曲陸續變直。當應力達到[3]趙長(cháng)江過(guò)氧化物交聯(lián)高密度聚乙烯管材專(zhuān)用料的研究[J]精最大時(shí),這部分分子斷裂,應力迅速下降,形成第一細石油化工201106;10-12個(gè)峰值。隨著(zhù)伸長(cháng)率增加,部分卷曲的大分子被[4]楊鳴波,唐志玉.高分子材料手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社200拉直產(chǎn)生應力,一部分交聯(lián)體被拉伸也產(chǎn)生應力這些應力產(chǎn)生第二個(gè)應力峰值。第二個(gè)峰值過(guò)后,[5]傅和青黃洪,中國煤化工的交聯(lián)反應合成樹(shù)脂及塑體系中的主要大分子鏈已斷裂,但是部分網(wǎng)狀交聯(lián)CNMHG