增韧剂及β成核剂对无规共聚聚丙烯结构与性能的影响

孙沛昌 (唐山三友集团兴达化纤有限公司,河北 唐山 063305)

聚丙烯是一种工业生产的主要建筑材料，其需求量和发展速度已经在不断提升，其中的大部分产品被用于注塑、均聚物以及共聚物的生产，禁烧少部分被用于生产无规共聚级产物，但目前所生产的各类无规共聚级产物都具有着价格低廉、性能稳定、加工性强等特点。

1 无规共聚聚丙烯的结构和性能

1.1 无规共聚聚丙烯的结构

无规共聚聚丙烯材料是聚丙烯材料当中的一种，也被称为三型聚丙烯，其生产时时采用丙烯、乙烯聚合反应而产生的，其单体重量范围一般保持在1%到6.5%之间，部分产品更高。其结构是以丙烯为基础，在其分子链当中无规律地插入乙烯单体，或分散插入乙烯单体而生成，其中有75%以上的乙烯单体采用的是单分子插入当时，而25%左右的乙烯分子则采用的是多分子插入方式。

1.2 无规共聚聚丙烯的性能

在共聚聚丙烯分子当中无规律地插入乙烯分子，其必然会导致无规共聚聚丙烯的晶体排列发生变化。由于其在合成过程中采用的是无规律的插入方式，因此会导致这一材料的刚度较普通聚合材料要低很多，但是这种材料的抗冲击性能和透明度却大大提高。由于这种材料本身的结晶度较低，因此与其它材料相比，这种磁疗的密度和熔点也会随之降低。举例说明，当无规共聚聚丙烯材料当中的乙烯体积由原来的2.5%增加到9.0%时，这种材料的结晶度就会从原有的48%降低到38%，同时，材料本身的熔点也会有所降低。但需要注意的是，乙烯分子比例增加到7%时，其熔点可以降低到120℃，如果继续增加乙烯分析的比例，对熔点将不会造成太大的影响，因此可以将7%作为判断熔点的临界值。

2 增韧剂对无规共聚聚丙烯结构和性能的影响

该实验选择的材料包括无规共聚聚丙烯管材、抗氧化剂、增韧剂等，实验设备包括电子天平、热压机、干燥箱、转矩流变仪、注射机、冲击试验机、冷冻冰箱、红外光谱仪、电子显微镜等。

首先将无规共聚聚丙烯管材与增韧剂按比例进行混合，并将其放入转矩流变仪内进行熔融处理，以期的温度应设定在210℃，转速应为每分钟30转，熔融处理时间为8分钟。然后利用热压机，在模板温度为180℃的情况下将其压制成为厚度在两毫米的板材，在自然温度下静置12小时候用于检测。分别对制备好的板材进行拉伸测试、冲击测试，然后利用电子显微镜对板材的结构变化进行观察。还需要采用液氮和动态热机械测试方法，对板材在零下50℃和零上120℃环境下发生的变化。

本次实验采用熔融技术将无规共聚聚丙烯与增韧剂进行混合，所压制而成的板材在红外光谱仪的观察下可以看出，其材料的抗裂性能得到了很大的提高。同时，分别在室温、低温以及高温环境下对材料进行冲击和拉伸测试，材料本身所表现出的质量性有了大幅度的提升。但是在增韧剂增加比例达到10wt%时，材料的抗裂性达到了一个峰值，再加大比例混合后对材料韧性的增加没有较大的影响。增韧剂主要是加固了材料本身的分子网状结构，进而提升了材料本身分子间的粘结强度，提升了无规共聚聚丙烯的韧性。

2.1 β成核剂对无规共聚聚丙烯结构和性能的影响

现代所生产的无规共聚聚丙烯材料当中，主要是生成α晶体，这种晶体的综合性能较强，能够增加材料本身的硬度和耐磨性，但是也存在着较大的缺点，包括抗冲击性较差，形变温度较低等，而这也就使得这类材料的应用范围被限制。而利用β成核剂则可以提高材料当中β晶体的含量，提高其抗冲击性和抗性变性质。

实验所需材料包括无规共聚聚丙烯、酰胺类β成核剂、稀土类β成核剂等，实验设备包括电子天平、热压机、干燥箱、转矩流变仪、注射机、冲击试验机、冷冻冰箱、红外光谱仪、电子显微镜等。将无规共聚聚丙烯按比例与β成核剂进行混合，并利用转矩流变仪对其进行熔融处理，温度应设为210℃，时间为8分钟，同样采用热压机对其进行压片处理，静置12小时后进行检测实验。分别对制备好的板材进行拉伸测试、冲击测试，然后利用电子显微镜对板材的结构变化进行观察。还需要采用液氮和动态热机械测试方法，对板材在零下50℃和零上120℃环境下发生的变化。

实验结果显示，熔融后材料当中的β晶体含量增高，材料的抗拉伸和抗冲击性能也得到了较大程度的提升，与原实验材料相比，合成后的实验材料具有更强的抗性变功能

[1]袁春海.乙丙无规共聚PPR管材料B4101性能分析及生产工艺优化[J].中外能源，2012，14：86-89.

[2]吴炳印，张传芝.国外无规共聚聚丙烯专用料组成和结构的分析[J].石油化工，2012，35（02）：187-190.

[3]吴建，吴桂龙，邓守军.β成核剂用于PPR管材专用料的研究[J].现代塑料加工应用，2012，20（06）：44-46.

[4]丁会利，肖山，王虎.稀土β成核剂含量对PPR性能与结晶行为的影响[J].高分子材料科学与工程，2011，27（03）：51-54.