第28卷第4期天津化工Vol 28 No 42014年7月Tianjin Chemical IndustryJul.2014聚丙烯和聚乙烯混合交聯(lián)的研究張立光李實(shí)陳耀靈李建威(廣東山大塑料廠,廣東佛山528000摘要:旨在開發(fā)一種適用于現(xiàn)有塑料設(shè)備生產(chǎn)條件、符合工藝要求的耐高溫塑料。經(jīng)多方研究,得出的具體實(shí)施方案,是在低密度聚乙烯粉料( LLDPE)中按一定比例加入聚丙烯(PP)、橡膠增韌劑、交聯(lián)劑及其它助劑。用雙輥開煉機(jī)加熱塑仳,再用熱壓機(jī)壓成片材,測試強(qiáng)度。結(jié)果表明這種新材料拉伸強(qiáng)度低于聚丙烯(PP)、高于滾塑用聚乙烯(IDPE);沖擊強(qiáng)度低于 LLDPE、高于PP,熱變形溫度可達(dá)到99℃。證實(shí)通過在滾塑料( LLDPE)中加入30%~50%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù),以下同)的PP,在交聯(lián)劑作用下兩者可形成網(wǎng)狀交聯(lián)體,這種發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的新材料比兩者物理混合性能好。關(guān)鍵詞:混合交聯(lián);耐溫塑料;網(wǎng)狀交聯(lián)doi:10.3969issn.1008-12672014.04.010中圖分類號(hào):TQ3251文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1008-1267(2014)040027-03本文所研究的是 LLDPE與聚丙烯交聯(lián)以產(chǎn)生模壓成型壓力30-50kgm2溫度120-150℃壓力一種新材料,首先它具有 LLDPE的塑料工藝性適和溫度緩慢上升,當(dāng)厚度降至5mm時(shí)停機(jī)停止加合塑料生產(chǎn),有良好的機(jī)械性能和較高的熱變形溫?zé)?。度將得到的板材按照檢測要求制備標(biāo)準(zhǔn)試樣條1實(shí)驗(yàn)部分測試交聯(lián) PP-LLDPE的力學(xué)性能、熱變形溫度、交聯(lián)度。1.1原料14性能測試LLDPE(線性低密度聚乙烯):牌號(hào)MLPE拉伸性能:按照GBT1040-2006,采用1B型8060(MFR=50gl0min),茂名石化公司產(chǎn)品;PP式樣。拉伸速度50 mm/min;聚丙烯):牌號(hào)HC900BM(MFR=60g/10min沖擊強(qiáng)度:按照GBT1043-93,采用1型式茂名石化公司產(chǎn)品;DCP(過氧化二異丙苯)化學(xué)樣。A型缺口;純,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司;25-二甲基-25熔融指數(shù):按照GBT3682-2000,砝碼216kg;二叔丁基過氧化己烷,深圳海利豐科技公司;熱變形溫度:按照GB/T1634-2004要求制作增韌劑,工業(yè)級(jí),佛山順德塑料市場匯源公司。試件,標(biāo)準(zhǔn)撓度0.36mm。升溫速度120℃/h砝碼重12儀器設(shè)備量68雙輥開煉機(jī),上海橡塑機(jī)械廠;模壓機(jī),臺(tái)灣高交聯(lián)度:按照GB/T18474-2001,采用測定交鐵檢測儀器公司;萬能材料試驗(yàn)機(jī)、擺錘式?jīng)_擊試聯(lián)PP- LLDPE凝膠含量確定交聯(lián)度。驗(yàn)機(jī)、熔體流動(dòng)速率測定儀,承德市德盛檢測設(shè)備試件質(zhì)量在02-3g之間,剪取一塊面積大小有限公司?？梢园綐拥那鍧崱⒏稍锏匿摻z網(wǎng)并稱重,作為13試驗(yàn)方法將試樣放入鋼絲網(wǎng)中包裹成袋型并稱重,作為m20將 LLDPE和PP按70%:30%的比例。添加交在二甲苯溶劑中冷凝回流,回流速度在每min20聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為04%-3%,增韌劑2%,混合均勻;40滴,萃取時(shí)間12h。將鋼絲網(wǎng)袋放入真空干燥箱,將混合料用雙輥開煉機(jī)混煉、塑化,成片,混煉在1400C干燥6h,稱量鋼絲網(wǎng)袋重量,作為溫度:110-130℃,混煉時(shí)間30~50min。為了交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行充分,將混煉的塑化物放入保溫箱(40±5)℃,太的(TYH24h待用;將雙輥開煉機(jī)開煉的片材放在模壓機(jī)上收稿日期:201402-2228天津化工2014年7月G=(mym1)(m2m1)X100%從表1所列數(shù)據(jù)來看, LLDPE-PP交聯(lián)物為主式中體,其原因如下:m1-鋼絲網(wǎng)的質(zhì)量(mg);m2-萃取前試樣與鋼表1塑料性能絲網(wǎng)的質(zhì)量(mgm3-萃取后試樣與鋼絲網(wǎng)的質(zhì)量PP,36%PP36%(mg)+59%+60%項(xiàng)目單位 PP LLDPE LLDPE+5 LLDPE+52結(jié)果與討論%A*物%A*化21交聯(lián)劑用量對(duì)交聯(lián)度的影響理混合學(xué)交聯(lián)交聯(lián)劑用量不同,PP- LLDPE的交聯(lián)度不同。熔體流如圖1,隨著交聯(lián)劑用量的增加,體系中的自由動(dòng)速率基增加,發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的機(jī)遇增加。由圖可以看出交聯(lián)反應(yīng)初始交聯(lián)劑用量增加,交聯(lián)度增加不明拉伸屈MPa11.219.3顯;當(dāng)交聯(lián)劑用量達(dá)到05%以上時(shí),交聯(lián)度明顯升服強(qiáng)度高;當(dāng)交聯(lián)劑用量超過1.2%時(shí),交聯(lián)度上升變得緩簡支梁慢;當(dāng)交聯(lián)劑用量大于20%以上,交聯(lián)度不再增加。缺口沖k/m26.88.4715擊彎曲強(qiáng)18.317430.5度熱變形120溫度注:A*聚丙烯酸酯微粉增韌劑如交聯(lián)以PP-PP為主,則拉伸強(qiáng)度應(yīng)維持在30MPa左右拉伸強(qiáng)度不應(yīng)降低到193MPa0406081.0121.416如交聯(lián)以 LLDPE- LLDPE為主,則熱變形溫度交聯(lián)劑含量/%應(yīng)在50~60℃范圍,熱變形溫度不可能到99℃C圖1交聯(lián)劑含量的增加對(duì)交聯(lián)度的影響在未加入交聯(lián)劑時(shí),以同等組分的 LLDPE與這說明當(dāng)交聯(lián)劑數(shù)量少時(shí)交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在樹PP,和聚丙烯酸酯微粉混合均勻,所測出物理性能脂分子之間即小分子變大分子鏈變長,成網(wǎng)狀分遠(yuǎn)低于化學(xué)交聯(lián)后物理性能。由此可以推斷交聯(lián)子少。所以交聯(lián)度增長少,當(dāng)交聯(lián)劑用量超過0.%反應(yīng)確實(shí)發(fā)生,交聯(lián)體以 LLDPE-PP為主。時(shí),交聯(lián)反應(yīng)部分發(fā)生在分子鏈增長,相當(dāng)部分發(fā)2.3增韌劑對(duì) LLDPE-PE交聯(lián)體沖擊性能響生在相鄰樹脂分子之間,即橫向鏈接,致使網(wǎng)狀分PP主鏈碳原子上交替存在著甲基,甲基存在使子增多,外觀表現(xiàn)為交聯(lián)度增加,當(dāng)交聯(lián)劑用量超主鏈僵硬,僵硬性使大分子熱運(yùn)動(dòng)困難。從材料學(xué)過15%,由于體系內(nèi)產(chǎn)生了大量的交聯(lián)網(wǎng)狀分子上表述,就是沖擊強(qiáng)度低,尤其是低溫沖擊性能差。和未成網(wǎng)狀的長鏈大分子,雖然交聯(lián)劑增多使體 LLDPE-PP交聯(lián)后雖然總體沖擊性能優(yōu)于純PP,但系內(nèi)自由基增多,但是分子活動(dòng)空間變小,阻力變就總體使用性能來說還不理想。為此加入適量聚丙大,繼續(xù)的交聯(lián)反應(yīng)生長慢,外觀表現(xiàn)為交聯(lián)劑增烯酸酯微粉做增韌劑是一個(gè)好的選擇。加,交聯(lián)度增加很少。聚丙烯酸酯是類似橡膠的彈性體,有很大的2.2 LLDPE-PP交聯(lián)體的物理性能柔韌性。聚丙烯酸酯分子結(jié)構(gòu)與PP相似相容,能在由于交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物不僅是 LLDPEY-P,還包PP分子鏈間形成柔性連接。聚丙烯酸酯熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于括PPP和 LLDPE-LLDPE交聯(lián)物,由于P和PP和FE在LDPE不相容,如果不是兩者化學(xué)交聯(lián)僅僅是兩融其流動(dòng)性H中國煤化工其他大分子熔CNMH GPP結(jié)構(gòu)空隙,者物理混合,其力學(xué)性能很差。分散到各個(gè)晶體界面。當(dāng)受到外力沖擊時(shí),彈性體第28卷第4期張立光等:聚丙烯和聚乙烯混合交聯(lián)的研究吸收大量能量,以自身變形保護(hù)了大分子鏈不被破體可產(chǎn)生大的變形沿應(yīng)力方向集中,由此產(chǎn)生第三壞。圖2顯示增加聚丙烯酸酯含量,沖擊強(qiáng)度增加。個(gè)峰值。由于網(wǎng)狀交聯(lián)多發(fā)生在攴鏈上鏈接較弱,增加量超過10%時(shí),沖擊強(qiáng)度提高較快,同時(shí)其他破壞應(yīng)力也小,所以第三峰值也很小性能如彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)下降,尤其是熱變形溫度隨著聚丙烯酸酯的含量增加而降低。這些性能都對(duì)最終產(chǎn)品性能有絕對(duì)影響,所以聚丙烯酸酯含量5%-10%比較合理。3015304560759105120135150應(yīng)變率/%圖4應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖3結(jié)論31 LLDPE與PP通過交聯(lián)反應(yīng)可生成交聯(lián)體。將增韌劑含量/%這種新材料磨成粉,再加入適量的聚丙烯酸酯膠圖2增韌劑含量對(duì)沖擊強(qiáng)度及熱變形溫度影響粉,共同構(gòu)成一種新的塑料粉料,這種塑料適用現(xiàn)24 LLDPE-PP交聯(lián)體的拉伸性能有的塑料加工設(shè)備和工藝。圖3為 LLDPE-PP混合體拉伸性能曲線,拉力3.2交聯(lián)劑加入量1.2%-1.5%。為防止交聯(lián)劑提增加,伸長率增加。當(dāng)拉伸應(yīng)力達(dá)到1lMPa,伸長率前分解,預(yù)混溫度不高于130℃11%,試樣斷應(yīng)力歸零。33 LLDPE-PP交聯(lián)混合料熱變形溫度可達(dá)到99℃,可用于熱水器內(nèi)襯,熱水儲(chǔ)罐等高溫容器。34 LLDPE-PP交聯(lián)體加入聚丙烯酸酯微粉可以提高沖擊強(qiáng)度,但是加入量過高會(huì)導(dǎo)致熱變形溫度降低,。試驗(yàn)表明加入量5%-10%時(shí)綜合性能最好。3.5作為一種新型塑料材料,它的耐溫性提高了許多,但是沖擊性能下降許多;從 LLDPE的42KJ/m2到這種材料的15KJm2,尤其是低溫沖擊相差更多,0122436486072849610812成本上也增加許多,大面積推廣須視產(chǎn)品耐溫要求變形率/%酌采用之。圖3應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖圖4是LDE-PP交聯(lián)體拉伸曲線,交聯(lián)體的參考文獻(xiàn):拉伸應(yīng)力大于混合體的拉伸應(yīng)力。斷裂伸長率幾達(dá)[1]張桂云等交聯(lián)聚乙烯滾塑容器專用料的研制報(bào)告[J包裝150%,拉伸屈服應(yīng)力21MPa拉伸應(yīng)力出現(xiàn)3個(gè)峰工程2001,04,58-60值峰值高度依次遞減。這是因?yàn)槌跏紤?yīng)力增加使2馬德鵬魏華吳風(fēng)龍等交聯(lián)改性聚丙烯的研究門]應(yīng)用化工201003:405407沿應(yīng)力方向的大分子由彎曲陸續(xù)變直。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到[3]趙長江過氧化物交聯(lián)高密度聚乙烯管材專用料的研究[J]精最大時(shí),這部分分子斷裂,應(yīng)力迅速下降,形成第一細(xì)石油化工201106;10-12個(gè)峰值。隨著伸長率增加,部分卷曲的大分子被[4]楊鳴波,唐志玉.高分子材料手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社200拉直產(chǎn)生應(yīng)力,一部分交聯(lián)體被拉伸也產(chǎn)生應(yīng)力這些應(yīng)力產(chǎn)生第二個(gè)應(yīng)力峰值。第二個(gè)峰值過后,[5]傅和青黃洪,中國煤化工的交聯(lián)反應(yīng)合成樹脂及塑體系中的主要大分子鏈已斷裂,但是部分網(wǎng)狀交聯(lián)CNMHG