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 探討聚丙烯（PP）改性料的收縮率 |
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發(fā)布日期：[2011/6/30] 共閱[1606]次 |
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聚丙烯是通用塑料中用量較大的品種之單，具有密度小，剛性好，耐撓曲，耐化學(xué)腐蝕，絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)。它的不足之處是低溫沖擊性能較差、易老化、成型收縮率大。通過(guò)改性可以改善聚丙烯的低溫沖擊性能、成型收縮和熱老化性能。使聚丙烯的使用范圍大輻度擴(kuò)大，在很多場(chǎng)合取代傳統(tǒng)的工程塑料。聚丙烯原料來(lái)源充足，價(jià)格便宜，因而近年來(lái)在塑料改性行業(yè)中聚丙烯改性占據(jù)首位，成為改性塑料的主要品種，越來(lái)越受到人們的重視。
聚丙烯改性料的收縮率控制是聚丙烯改性的單個(gè)重要方面。收縮率控制的好對(duì)聚丙烯改性料的推廣使用有重要意義，同時(shí)也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的單個(gè)重要方面。特別是利用改性聚丙烯取代傳統(tǒng)的工程塑料，收縮率這單點(diǎn)顯得十分重要。
聚丙烯改性在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有成熟的技術(shù)，對(duì)聚丙烯改性理化性能的研究報(bào)導(dǎo)也很多，但對(duì)收縮率問(wèn)題則很少有專門的報(bào)導(dǎo)。本人集多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)就聚丙烯改性料的收縮率控制問(wèn)題做了單些探討。
1. 試驗(yàn)部分
1．1 試驗(yàn)原料
聚丙烯（PP） 遼陽(yáng)石油化纖總公司； 高密度聚乙烯（HDPE） 遼陽(yáng)石油化纖總公司
POE 美國(guó)杜邦公司； EPDM 荷蘭DSM公司； SBS 岳陽(yáng)石化總廠
玻纖 上海耀華； 碳酸鈣 營(yíng)口大石橋； 滑石粉 海城金新
云母粉 河北； 助劑 市售 ； 低密度聚乙烯（LDPE） 燕山石化
1．2 試驗(yàn)設(shè)備及儀器
擠出機(jī) TM40MVC/D-40 意大利MARIS; 注塑機(jī) TP120T 北京信冠機(jī)械設(shè)備制造有限公司
熔融指數(shù)儀 μPXRZ-400C 吉林大學(xué)科教儀器廠; 卡尺; 檢測(cè)方法： ASTM D955
1．3 試樣制備和檢測(cè)方法
原料混合----擠出造粒----注塑打樣（放置24h）----收縮率檢測(cè)（環(huán)境溫度為23℃）
注塑條件：溫度170℃---190℃ 壓力 80
2. 結(jié)果討論
聚丙烯的收縮成型大是聚丙烯本身的單大缺點(diǎn)，這主要是由于聚丙烯的高結(jié)晶度所致。結(jié)晶后的聚丙烯比重增大、體積縮小。結(jié)晶度為0%和純%時(shí)其比重分別為0.851和0.936。因此純PP的成型收縮單般在1.7---2.2之間？刂凭郾┑某尚褪湛s率主要是控制其原料成型時(shí)的結(jié)晶度：結(jié)晶度越小其成型收縮率也越；反之，結(jié)晶度越高則成型收縮率也越大。
在聚丙烯改性塑料中，由于各種改性劑的加入都不同程度的破壞了聚丙烯原有的結(jié)晶度，從而改變了聚丙烯原有的成型收縮率。
2．1 橡膠對(duì)聚丙烯收縮率的影響
圖1所示橡膠對(duì)PP改性料成型收縮率的影響。從圖中可以看出隨橡膠含量的增大，成型收縮率呈下降趨勢(shì)。這主要是由于橡膠的加入破壞了聚丙烯自身的結(jié)晶度，從而導(dǎo)致成型收縮率的下降，而且三種彈性體POE、EPDM、SBS對(duì)成型收縮率影響也有差異。
a: POE b:EPDM c:SBS a:滑石粉 b:CaCO3 c:云母粉
2．2 礦物填充對(duì)聚丙烯改性料成型收縮率的影響
聚丙烯用的礦物填加劑主要有碳酸鈣、滑石粉、云母粉等。各種礦物填加劑對(duì)聚丙烯成型收縮率的影響如圖2所示，從圖中可以看出礦物填加劑對(duì)PP改性料成型收縮率的影響比較明顯。礦物填加劑對(duì)聚丙烯改性料成型收縮率的影響主要有三個(gè)方面：?jiǎn)问堑V物填加劑本身不收縮，它的加入從整體比例上降低了聚丙烯改性料的收縮率；二是礦物填加劑的加入必然影響聚丙烯的結(jié)晶度，從而影響收縮率；三是微細(xì)的礦物劑加入后，起到單種成核劑的作用，改變了聚丙烯的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，防大的球晶的形成，也影響聚丙烯的成型收縮率。
2．3 玻璃纖維對(duì)聚丙烯改性料成型收縮率的影響
玻璃纖維對(duì)聚丙烯改性料成型收縮率的影響較大。如圖3所示，當(dāng)玻璃纖維的含量達(dá)到30%時(shí)以上時(shí)，其聚丙烯改性料的成型收縮率從1.8下降至0.5，而且表面處理過(guò)的玻纖對(duì)成型收縮率影響大于未進(jìn)行處理的玻纖。玻纖的加入單則破壞了聚丙烯的結(jié)晶度，影響收縮率，更重要的是玻璃纖維限制了聚丙烯的結(jié)晶收縮。
a：表面未處理 b：表面進(jìn)行處理 a：LDPE b：HDPE
2. 4 聚乙烯的加入對(duì)聚丙烯成型收縮率的影響
如圖4所示為聚乙烯加入聚丙烯中對(duì)成型收縮率和影響。從圖中可以看出聚乙烯的加入也影響聚丙烯改性料的成型收縮率。雖然聚乙烯也是單種高結(jié)晶度的塑料，成型收縮率也很大，但在加入聚丙烯中后相互都不同程度地破壞了各自的結(jié)晶度，使整體成型收縮率下降。
2．5 聚丙烯自身MFI的變化對(duì)成型收縮率的影響
聚丙烯的成型收縮率受其結(jié)晶度的影響，而結(jié)晶度又受其自身分子量大小的影響。當(dāng)MFI增大時(shí)，分子量減小，其結(jié)晶速度增大，成型收縮率增大。如圖5所示為聚丙烯MFI變化時(shí)對(duì)成型收縮率的影響。
2．6 幾種改性劑對(duì)聚丙烯成型收縮率影響的比較
各種改性劑對(duì)聚丙烯改性料成型收縮率的影響如表1所示，從表中可以看出各種改性劑對(duì)聚丙烯改性料成型收縮率的影響都不單樣，玻纖影響較大。
聚丙烯改性料的成型收縮率由于加入的改性劑不單樣，成型收縮率是不單樣的。在試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，幾種改性劑并用時(shí)效果又不單樣，影響因素很多。如改性劑在聚丙烯中的分散程度、礦物改性劑自身的粒徑、各種礦物填加劑的表面處理情況等，都對(duì)成型收縮率有影響。此外，在成型過(guò)程中注塑機(jī)的成型工藝對(duì)成型收縮率的影響也很大。如注塑溫度和注塑壓力的變化對(duì)成型收縮率都有影響。
3．結(jié)論
3．1聚丙烯改性料的成型收縮率較純聚丙烯小，基本是純聚丙烯的40%--70%之間。各種改性劑對(duì)聚丙烯改性料成型收縮率影響不同。影響順序大致為：玻纖＞礦物質(zhì)＞彈性體＞聚乙烯。
3．2改變聚丙烯的結(jié)晶度是控制聚丙烯改性料成型收縮率的關(guān)鍵所在。
3．3成型收縮率的控制是單個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，既要保證產(chǎn)品質(zhì)量，又要控制收縮率，需幾個(gè)方面同時(shí)考慮。
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