热处理对改性抗冲共聚聚丙烯B310F力学性能的影响

刘晓青，李文东，李 磊

(1 海尔科化工程塑料国家工程研究中心股份有限公司，北京102206;2 神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司 研发中心，宁夏银川750411)

抗冲共聚聚丙烯(PP)是一种用途广泛的热塑性高分子，具有密度小、结晶度高、电绝缘性优良、耐腐蚀等特点，通过共混改性可获得高韧性、高强度的PP 复合材料，这已成为目前研究的热点［1－5］。B310F 是一种低流动抗冲共聚聚丙烯产品，通常应用于家用电器、家电配件、汽车配件和电池箱等注塑件，市场需求广泛，加工性能优良。本工作研究了热处理作用对不同改性体系抗冲共聚聚丙烯B310F 力学性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料与仪器

聚丙烯(PP)，牌号B310F，韩国SK 株式会社;聚烯烃弹性体(POE)，牌号LC670，韩国LG 化学;滑石粉，牌号5800A(活化处理)、5800B，海城世京旗扬实业有限公司。

双螺杆挤出机:SHJ －35，南京聚力化工;注塑机:海天860/270，南京聚力化工机械有限公司;电热鼓风干燥箱:DHG －9145A，北京恒泰丰科实验设备有限公司;万能拉力机:DXLL－10000，上海登杰机械设备有限公司;简支梁冲击试验机:XJJ－5，承德金建检测仪器有限公司;熔体流动速率仪:URXRZ400A，吉林大学仪器厂;热变形－维卡软化点测定仪:XRW－300M，承德金建检测仪器有限公司。

1.2 改性PP 材料的制备和热处理

聚丙烯B310F 分别与POE、滑石粉5800A 和5800B 按照一定比例进行预混合，然后在双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。注塑样条再置于烘箱中110℃热处理1h，然后缓慢冷却，20℃下放置48h后进行测试。

1.3 性能测试

拉伸性能按照GB/T 1040.2 －2006 测试;冲击性能按照GB/T 1843 －2008 测试，弯曲性能按照GB/T 9341 －2008 测试;熔体流动速率(MFR)按照GB/T 3682 －2000 测试;热变形温度(HDT)按照GB/T 1634.2 －2004 测试，样条水平放置，负荷0.45MPa。

2 结果与讨论

2.1 不同改性体系对PP 力学性能的影响

不同添加剂改性聚丙烯B310F 的配方如表1所示。表2 是不同配方改性材料的性能测试结果。从表2 可以看出，2#样品即添加20% POE 样品的冲击强度和断裂标称应变比未添加任何助剂的1#样品显著提高，但是，其拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量则明显降低，这主要是聚烯烃弹性体对PP 起到了增韧的作用，同时却降低了材料的刚性。而添加了滑石粉的3#和4#样品与2#样品恰恰相反，3#和4#样品的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量有所提高，但是冲击强度和断裂标称应变急剧下降。这是由于滑石粉的加入提高了材料的刚性，却损失了材料的韧性［6］。5#样品添加了10%的POE 和10%滑石粉，结合了两者性能的特点，冲击强度和弯曲模量均有所提高，说明5#配方对材料起到了增韧增刚的双重效果，其综合性能最好。

表1 改性聚丙烯B310F 配方(质量分数)Table 1 The formula of modified PP B310F

表2 不同配方改性聚丙烯材料的力学性能测试结果Table 2 Mechanical properties of the modified PP with different formula

此外，POE 和滑石粉的加入使得PP 的MFR 略微升高。POE 的加入使得PP 的HDT 有所降低，而添加滑石粉的改性PP 的HDT 则明显提高，这说明滑石粉可以改善体系的耐热性。5#样品的HDT 为107℃，明显高于1#样品的92℃，这表明5#配方中相对于POE，体系中滑石粉的提高材料耐热性的作用占据了主导地位。

2.2 热处理对改性PP 力学性能的影响

2.2.1 热处理对拉伸性能的影响

分别对5个样品进行热处理，经热处理后PP 材料的拉伸性能如图1 所示。可以看出，热处理后PP材料的拉伸强度均有所提高。其中2#样品的拉伸强度由18.4MPa 升高到20MPa。而2#样品的断裂标称应变在热处理后明显降低，下降了约45%。3#和4#样品的断裂标称应变则略有上升。5#样品在添加了POE 和滑石粉后其断裂标称应变在热处理前后基本保持不变。

2.2.2 热处理对冲击性能的影响

图2 是热处理前后PP 材料的冲击性能。从中可以看出，热处理对滑石粉改性的3#和4#样品的冲击强度有显著提高作用。两者的冲击强度大约从15kJ/m2和提高到了26kJ/m2左右。这说明热处理作用对提高滑石粉改性PP 材料的韧性起着重要作用。5#样品经热处理后其冲击强度也有所提高，提高了约7%。

图1 热处理对改性PP 拉伸性能的影响Fig.1 Effect of heat treatment on tensile properties of modified PP

图2 热处理对改性PP 冲击性能的影响Fig.2 Effect of heat treatment on impact properties of modified PP

2.2.3 热处理对弯曲性能的影响

热处理前后PP 材料的弯曲性能如图3 所示。可以看到，热处理后改性PP 材料的弯曲强度虽略有降低，但其弯曲模量均有所提高，这说明热处理作用对提高改性PP 材料的刚性起着一定的作用。5#样品的弯曲模量大约从1180MPa 提高到1240MPa。

图3 热处理对改性PP 弯曲性能的影响Fig.3 Effect of heat treatment on bending properties of modified PP

经过热处理作用后，改性PP 的力学性能均有不同程度的提高，其中5#样品的综合性能最好。

2.3 热处理对改性PP 热变形温度的影响

图4 是热处理对改性PP 材料热变形温度的影响。从图4 可知，在经过热处理作用后5个样品的热变形温度均大幅度提升。其中2#样品提升得最为明显，而5#样品的HDT 从107℃升高到130℃。这一结果表明热处理作用可以有效提高改性PP 材料的热变形温度，这对于改性PP 材料的后加工成型是有利的。

图4 热处理对改性PP 热变形温度的影响Fig.4 Effect of heat treatment on HDT of modified PP

3 结论

(1)POE 和滑石粉对PP 起到了增韧增刚的双重效果，5#样品的综合性能最好。

(2)热处理有利于提高改性PP 材料的力学性能。

(3)热处理可以有效提高改性PP 材料的热变形温度，这有利于改性PP 材料的后加工成型。

［1］洪定一. 聚丙烯—原理、工艺与技术［M］. 北京:中国石化出版社，2002.

［2］李国林，吴水珠，曾钫. 高抗冲高模量聚丙烯的研究进展［J］. 合成材料老化与应用，2009，38(4):40 －43.

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