ｉ Ｉ‘Ｃ…ＡＴ…ＩＯＮ～Ｓ现‘】（＇型 力。ｊ应蹦 ＰＰ／ＬＬＤＰＥ共混发泡配方体系的研究 黄捷 王波 杨金明 汤粤豫 田小艳 （陕西省石油化工研究设计院，陕西西安，７１００５４） 摘要：通过对ＰＰ与线性低密度聚乙烯（Ｉ．Ｉ ＤＰＥ）共混来提高聚丙烯（ＰＰ）熔体强度，并且采用化学发泡法，在普通挤出机 上制备了ＰＰ／Ｉ ＬＤＰＥ复合材料．分别考察了ＬＬＤＰＥ与马来酸酣接枝聚丙烯（ＰＰ ｇ—ＭＡＨ）的用量对复合材料的力学性能、熔 体强度和断面微观结构的影响。结果表明，随Ｉ Ｉ ＤＰＥ含量的增加，复合材料的拉伸强度逐渐降低，断裂伸长率随ＬＬＤＰＥ含 量的增加先提高后减小，然后再增大，缺口冲击强度则随Ｉ』 Ｉ）ＰＥ的增加而增加。熔体强度也随ＬＬＤＰＥ含量的增加先增大后 减小，然后再增大。发现当Ｉ Ｉ ＤＰＥ的含量为２０．０份时，复合材料发泡效果最好。添加ＰＰ 一ＭＡＨ后，复合材料的力学性能 和熔体强度变化不是很明显，但当ＰＰ—ｇ—ＭＡＨ添加量为１．０份时对复合材料的发泡有较好的改善效果。 关键词： 聚丙烯线性低密度聚乙烯复合材料发泡 ＤＯＩ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ．１００４—３０５５ ２０１７．０１．００５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｂｌｅｎｄｉｎｇ Ｆｏａｍｉｎｇ Ｆｏｒｍｕｌａ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＰＰ／ＬＬＤＰＥ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｈｕａｎｇ Ｊｉｅ Ｗａｎｇ Ｂｏ Ｙａｎｇ Ｊｉｎｍｉｎｇ Ｔａｎｇ Ｙｕｅｙｕ Ｔｉａｎ Ｘｉａｏｙａｎ （Ｓｈａｎｘｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｘｉ ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ，７１００５４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｏｆ Ｉ Ｉ ＤＰＥ ａｎｄ ＰＰ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ＰＰ ｍｅｌｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ＰＰ／ Ｉ Ｉ ＤＰＥ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｏｎ ａｎ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｅｘｔｒｕｄｅｒ ｂｙ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｏａｍｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｉ Ｉ ＤＰＥ ａｎｄ ＰＰ—ｇ—ＭＡＨ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．ｍｅｌｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｅｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔＳ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｉ Ｉ ＤＰＥ ｃｏｎｔｅｎｔ。ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｎ ｐｏｓｉｔｅｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｂｒｅａｋ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｔ ｆｉｒｓｔ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅ ｎｏｔｃｈｅｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｍｅｌｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ， ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｇａｉｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｉ Ｉ ＤＰＥ ｃｏｎｔｅｎｔ．Ｔｈｅ ｆｏａｍｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｎ— ｐｏｓｔｅｓ ｉｓ ｔ ｈｅ ｂｅｓｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｉ Ｉ ＤＰＥ ｉｓ ２０．０ ｐｈｒ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｅｌｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｒｅ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｃｈａｎｇｅｄ ａｆｔｅｒ ａｄｄｉｎｇ ｔｈｅ ＰＰ—ｇ— ＭＡＨ．Ｔｈｅ ｆｏａｍｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｈａｓ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ＰＰ—ｇ—ＭＡＨ ｉｓ １１ ０ ｐｈｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏ１ｙｐｒｏｐｙ１ｅｎｅ；ｌｉｎｅａｒ ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ； ｆｏａｍｉｎｇ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ 聚丙烯（ＰＰ）大分子以直链结构为主，而且 每个分子结构巾都有甲基，所以分子的柔软性 下降，基本无支化或交联，这种大分子结构上的 单一性导致ＰＰ熔体强度很低，需要掺混非结晶 提高ＰＰ熔体强度的一种简单而有效的途径，因 收稿日期：２０１６ ０８—２５；修改稿收到日期：２Ｏｌ６－Ｉ卜２１。 作者简介：黄捷，硕士研究生，高级工程师，主要从事高分子 材料的加工与改性。Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｉｐｉｌａｎｇ一１２３４５６＠１ ６３．ＣＯｒｌ／ 或低结晶度的树脂、弹性体及无机填料等以达 到改善ＰＰ熔体强度的目的。共混改性是用于 蘸捷等．ＰＩ ／Ｉ 【 Ｉ）Ｉ Ｅ共混发泡配方体系的研究 此本研究采用线性低密度聚乙烯（Ｉ Ｉ ＤＰＥ）与 ＰＰ进行共混以提高ＰＰ熔体强度，但共混法对 于共混体系的相容性要求比较严格，若相容性 不好，则需要向共混体系中加入相容剂来改善 两相间的相容性，现选用马来酸酐接枝聚丙烯 性能按照ＧＢ／Ｔ １０４３ ２００８测试；熔体强度按照 ＧＢ／Ｔ ３６８２ ２０００测试。 ＳＥＭ分析：将测试样条进行冲击试验，然后将 冲击试样断面进行喷金处理，用ＳＥＭ观察断面泡 孔结构。 （ＭＡＨ—ｇ—ＰＰ）为相容剂以提高两者的相容性。 采用挤 法在普通双螺杆挤出机上通过共混法 制备了ＰＰ／Ｉ Ｉ ＤＰＥ复合材料，将复合材料进行 烘干后与发泡剂共混，通过注塑机成型了ＰＰ／ ２．１ ＬＬＤＰＥ对复合材料性能的影响 ２结果与讨论 Ｉ ＤＰＥ复合材料样条。并且采用单 素试验 ２．１．１ Ｉ ＬＤＰＥ对力学性能和熔体强度的影响 ＬＩ ＤＰＥ的含量变化对复合材料性能的影响， 见表１所示。 表１ ＬＬＤＰＥ用置对复合材料力学性能和熔体强度的影响 法。即同定体系中其他组分的配比不变，只改变 ＰＰ／Ｉ Ｉ ＤＰＥ的配比和ＰＰ一．／４一ＭＡＨ的含量来研究 其对复合材料力学性能、熔体强度和微观结构 的影响。 １ 试验部分 ｏ ３４．１ ４７１ ５７ ６６ ６８ ３．７ ５．２ １０．ｏ ３４．ｏ ３３．９ ３３．２ ３１．７ ４８２ ５３２ ４９５ ５１２ １．１ 原料 ２ｏ．０ ３０．ｏ ４０．ｏ ７．６ ６．８ ７．ｏ ＰＰ，Ｔ３０ｓ（粉体），陕西延长石油炼油厂；Ｉ Ｉ 一 ＤＰＥ，ＤＦＤＡ一７０４２，中国石化扬子石油化工有限公 ７２ ７８ 司；偶氮二碳酰胺（ＡＣ）。ＡＤＣ一１５００，南京古都化工 有限公司；ＰＰ— —ＭＡＨ，３５０ｋ，沙特巴塞尔；抗氧 剂。Ｂ２１５，巴斯夫。 １．２试验仪器 注：抗氧剂１．５份，ＡＣ １．２份，ＰＰ和ｌ Ｉ ＤＰＥ总量为１００．０份 图１配方与此同。 由表ｌ可知，ＰＰ／Ｉ Ｉ ＤＰＥ复合材料随Ｉ Ｉ ＤＰＥ 含量的增加，拉伸强度逐渐降低。复合材料的断裂 伸长率则随Ｉ Ｉ Ｉ）ＰＥ含量的增加先增大后减小，然 后再增大；复合材料的缺口冲击强度则随Ｉ Ｉ ＤＰＥ 的增加而增加。 由表１还可以看ｍ，ＰＰ／ｉ Ｉ ＤＰＥ复合材料的 双螺杆挤ｍ机，ＡＫ一２ｏ，南京科亚化工成套设 备有限公司；注塑机，Ｖ４—５５Ｔ，百塑注塑设备（深 圳）有限公司；熔体强度测定仪，Ｒｈｅｏｔｅｎｓ ７１．９７ 型，德国Ｇｏｅｔｔｆｅｒｔ；万能力学试验机，Ｅｘｃｅｅｄ ４０。 美特斯＿Ｔ业系统（中国）有限公司；扫描电镜 （ＳＥＭ），Ｓ一５７０型，日本Ｈｉｔａｃｈｉ公司。冲击实验 机，Ｐ／Ｎ ６９５７．０００型，意大利Ｃｅａｓｔ公司。 １．３复合材料的制备 熔体强度也随Ｉ Ｉ ＤＰＥ含量的增加先增大而后减 小，然后再增大。 ２．１．２ ＬＬＤＰＥ对复合材料泡孔结构的影响 用ＳＥＭ观察试样内部泡孔结构如图１所示。 由图ｌ可以看ｍ．当Ｉ ＬＤＰＥ含量为１ ０．０ 将ＰＰ，Ｉ』 ＤＰＥ、助剂按比例称量后进行共混， 使用挤ｍ机进行挤ｍ造粒。挤出条件设置为：螺杆 转速３００ ｒ／ｍｉｎ，喂料机转速频率为７ Ｈｚ，挤ｆｉｌ机 一份时，复合材料巾泡孔大小不一，而且伴有泡 至七 间温度设置为１５Ｏ，ｌ８０，ｌ８５，１９０，２００， ２Ｏ５，２１０℃。 孔合并、坍塌等现象，当提高Ｉ Ｉ ＤＰＥ的含量达 到２０．０份时，泡孑Ｌ大小较均匀，形状也比较规 则。Ｉ Ｉ ＤＰＥ含量到３ ０．０份时，南图１（ｃ）可以 将粒料与ＡＣ进行共混发泡制得复合材料，复 合材料经注塑机注塑成测试样条。注塑机参数设 置为：注射温度１７０～２００℃，保压压力５～ 看…复合材料的泡孑Ｌ有较严重变形，并且ｍ现 了较多空洞和合并现象。当继续增大Ｉ Ｉ ＤＰＥ 含量到４０．０份时，从图１（ｄ）可以看到此时泡 １５ ＭＰａ。注射速度５２ ｇ／ｓ，冷却同化时间３０ ｓ。 １．４ 复合材料的性能测试 孑Ｌ破裂和合并现象更加严重。因此本研究选定 Ｉ Ｉ ＤＰＥ的含 为２０．０份为宜。 拉伸性能按照ＧＢ／Ｔ １０４０－－２００６测试；冲击 Ｍ。ＡＮＤ ＡＰＰＬ：１Ｃ ０ ＯＡＴＩ Ｎ Ｓ现代室到加：应日 ， 、＾。’１，’ 一 （ａ）ｕＤＩ］Ｅ １０．嘞 ２０．嘞 （ｃ）啪３０．吩 （ｄ）啪４０．吩 图１ 复合材料断面的ＳＦＭ分析（ｘ ２００） ２．２ ＰＰ—ｇ—ＭＡＨ对复合材料性能的影响 ２．２．１ ＰＰ＿ｇ ＭＡＨ对力学性能和熔体强度的影响 同定体系中ＰＰ含量为８０．０份，Ｉ Ｉ ＤＰＥ含量 ２０．０份，１．５份的抗氧化剂，ＡＣ】．２份并且添加一定 ２．２．２ ＰＰ—ｇ—ＭＡＨ埘复合材料泡孑Ｌ结构的影响 制得发泡复合材料．进行冲击试验，然后将冲击 试样断面进行喷金处理．用ＳＥＭ观察试样内部泡孔 结构如图２所示。从图２可以看 ，虽然ＰＰ与Ｉ Ｉ 量的ＰＰ＿ｇ—ＭＡＨ，考察ＰＩ）Ｉ冀一ＭＡＨ的含量对复合材 料力学性能和熔体强度的影响，结果如表２所示。 表２ ｐｐ—ｇ—ＭＡＨ对力学性能和熔体强度的影响 ＤＰＥ相容性较好，但是未添加ＰＰ ｇ ＭＡＨ的复合材 料的断面中还是会出现结合不紧密的状况，并 观 一些明显的空洞缺陷现象如图２（ａ）所示。随着Ｉ Ｐ ｇ—ＭＡＨ含量的增加，界面结合状况会有所好转．、』， ＰＰＬ —ＭＡＨ含量为１．０份时，如图２（ｃ）可以发现此 ｏ ３４．１ ３４．９ ６９ ７０ 时复合材料中泡孑Ｌ大小比较均匀．而且较少出现泡 ｏ．５ 孔合并和坍塌现象，所以添加ＰＰ＿ ＭＡＨ可以明 改善复合材料的发泡效果，这主要是因为相容剂的 Ｌ ｏ １．５ ２．０ ３５．８ ３６．０ ７２ ７２ ７３ 加入能促使两相分散更加均匀、细化和稳定，增加界 面结合力。但如果继续增加ＰＰ＿ —ＭＡＨ的含量，如 当达到２．０份时，如图２（ｅ）所示，可以清楚地观察剑 此时会出现界面模糊现象。泡孑Ｌ又变得不均匀ｒ．Ｉ ３６．４ 由表２可知，ＰＰ／Ｉ Ｉ ＤＰＥ复合材料的拉伸强度、 断裂伸长率、缺口冲击强度和熔体强度均随Ｐ｝）＿ｇ— 且会出现一些拉扯现象（图中标记处），所以本研究 确定ＰＰＬｇ—ＭＡＨ的最佳添加量确定为１．０份。 ＭＡＨ含量的增加而增大．但是增长趋势比较弱。 图２不同ＰＰ．ｇ．ＭＡＨ含量的复合材料断面的ＳＥＭ分析（×２００） 注：ＰＰ８０．０份，ＬＩ Ｄｔ Ｅ ２Ｏ．０份，抗氧剂１．５份，ＡＣ １．２份 ３ 结论 ＤＰＥ的增加而增加；熔体强度也随ＬＩ ＤＰＥ含艟 的增加先增大而后减小，然后再增大。最后确定 ａ）ＰＰ与Ｉ Ｉ ＤＰＥ进行共混后ＰＰ／ｉ Ｉ ＤＰＥ Ｉ Ｉ ＤＰＥ添加量为２０．０份，此时其发泡效果最 复合材料的拉伸强度随１ ＬＤＰＥ含量的增加逐渐 佳。泡孑Ｌ均匀。降低；断裂伸长率则随Ｉ Ｉ ＤＰＥ含量的增加先提 ｂ） 在复合材料［ｔＪ添加１．０份ＰＰ—ｇ ＭＡｔ｛时 高后减小，然后冉增大；缺口冲击强度则随Ｉ Ｌ一 对复合材料的发泡有较好的改善效果。 ・ １８ ・
