1、PE 種類對(duì)共混體系沖擊性能的影響
不同類型的 PE 都可以改善 PP 的室溫沖擊強(qiáng)度,但差異十分明顯。
對(duì)于 PP/HDPE 共混物,當(dāng) HDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于 60 % 時(shí),共混物強(qiáng)度基本不變;當(dāng) HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于 60 % 時(shí),共混物的沖擊強(qiáng)度才有所增加。
對(duì)于 PP/LDPE 共混物,也只有當(dāng) LDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于 60 % 時(shí),其沖擊強(qiáng)度才有較大幅度的提高。
而對(duì)于 PP/LLDPE 共混物,當(dāng) LDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 40 % 時(shí),其沖擊強(qiáng)度就有明顯提高。當(dāng) LLDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 70 % 時(shí),共混物沖擊強(qiáng)度為 37.5 kJ/m2,可達(dá)到純 PP 沖擊強(qiáng)度的 20 倍,是同樣用量的 PP/HDPE 和 PP/LDPE 共混物的 10 倍和 4 倍。
低溫(-18 ℃)下,三種 PE 對(duì) PP 韌性的改善變化趨勢與常溫時(shí)一致,還是 LLDPE 對(duì) PP 的增韌效果最好。當(dāng) PP/LLDPE 質(zhì)量比為 30/70 時(shí),共混體系的沖擊強(qiáng)度為 23.2 kJ/m2,是純 PP 的 20 倍,而在同樣條件下 PP/HDPE、PP/LDPE 共混體系的沖擊強(qiáng)度僅為 5 kJ/m2 左右。這進(jìn)一步說明在達(dá)到相同沖擊強(qiáng)度時(shí),LLDPE 的用量最少,即意味著可以更多地保持 PP 的剛性;而在相同用量時(shí),LLDPE 改性的 PP 的沖擊強(qiáng)度最好,這又使材料獲得了更優(yōu)異的韌性。
2、混煉方式對(duì)增韌效果的影響
采用雙螺桿擠出機(jī)混煉的試樣沖擊強(qiáng)度最高,直接注射方式所得的試樣沖擊性能最差。由于注射機(jī)螺桿的有效長度小于擠出機(jī),剪切混煉作用小,效果當(dāng)然很差。在不同混煉方式下,材料的沖擊性能表現(xiàn)出的規(guī)律一致,即 LLDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)從 40 % 開始,隨著 LLDPE 用量增加,其沖擊強(qiáng)度大幅度上升;表明混煉方式對(duì)共混體系沖擊性能有影響,但規(guī)律不變。
3、PP/LLDPE 共混的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
當(dāng) LLDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 50 % 時(shí),共混體系沖擊斷面光滑平整,呈典型的脆斷特征;當(dāng) LLDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過 50 % 時(shí),材料斷面表現(xiàn)為韌性斷裂特征,出現(xiàn)絲狀體,斷面凹凸不平,有撕扯痕跡,且兩相界面趨于模糊,此時(shí),材料的屈服強(qiáng)度迅速上升;而當(dāng) LLDPE 用量增加至 70 % 時(shí),可以清楚地看到 PP 相互交織成網(wǎng),因此,材料在宏觀上具有很高的沖擊強(qiáng)度。
純 PP 球晶的尺寸很大,球晶之間的界面清晰,所以 PP 的沖擊性能極差。相比之下,LLDPE 的晶體非常細(xì)小,晶體之間的界面也十分模糊,所以其沖擊性能很好。
PP 和 LLDPE 結(jié)晶形態(tài)的差異是因?yàn)閮烧叩慕Y(jié)晶速率不同引起的:PP 的結(jié)晶速率較慢(3.3 X 102 nm/s),晶體生長較大,晶體間的連接少,故晶間界面分明;而 LLDPE 的結(jié)晶速率非常快(8.3 X 102 nm/S),晶體細(xì)小,晶體間的連接也較多,因而晶間界面模糊不清。
當(dāng) LLDPE 加人 PP 后,可以明顯觀察到 PP 球晶尺寸的減小,晶體間界面變得模糊,有利于改善材料的沖擊性能。LLDPE 用量增加,PP 球晶進(jìn)一步減小,當(dāng) LLDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 70 % 時(shí),PP 晶體巳經(jīng)被分割成碎晶,晶體間界面完全消失,與 LLDPE 混雜在一起,難以分辨,因此,共混體系的沖擊強(qiáng)度很高,不易被沖斷。這說明,LLDPE 的加入細(xì)化了 PP 的球晶,增加了晶體間的連接,這是共混材料韌性改善的又一重要原因。
4、LLDPE 用量對(duì)共混效果的影響
隨 LLDPE 用量增加,共混體系的屈服應(yīng)力下降,而斷裂伸長率逐漸增加,并呈良好的線性關(guān)系。隨著LLDPE 用量的增加,共混材料的維卡軟化點(diǎn)下降。當(dāng) LLDPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40 % - 60 % 時(shí),共混材料的維卡軟化點(diǎn)仍接近 120 度。隨著 LLDPE 用量的增加,材料的沖擊強(qiáng)度增加,而拉伸屈服強(qiáng)度、拉伸模量、維卡軟化點(diǎn)降低。
在以 LLDPE 為主的體系中,當(dāng)材料受到?jīng)_擊作用時(shí),除 LLDPE 相消耗大量能量,提高材料韌性外,還由于 LLDPE 對(duì) PP 球晶的插入、分割和細(xì)化,使 PP 晶體尺寸減小,晶體間連接增多,從而提高了材料的沖擊強(qiáng)度。PP/LLDPE 共混體系中,當(dāng) LL-DPE 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40 % - 70 % 時(shí),共混物逐漸形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有剛而韌的特性。
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