聚丙烯(pp)是汽车用塑料中用量{zd0}、增长速度最快的品种,它具有密度小、价格低、性能好、易加工等优点,但其低温脆性和收缩率大的缺点导致制品易变形,耐冲击性差,限制了其在汽车保险杠方面的进一步应用。
随着高分子材料科学的进步和加工技术的发展,可以通过增强、填充、增韧等技术,满足汽车部件所需求的均衡的弯曲强度和冲击强度。传统的PP/(乙烯/丙烯/二烯)共聚物(EPDM)保险杠专用料性能好,耐候性优,但其成本高,流动性也不太理想。牡丹江石油化工厂就共混改性PP汽车保险杠专用料进行了研究,最终采用杜邦公司的聚烯烃弹性体(POE)代替EPDM对PP进行增韧,同事添加共聚PP,组成PP/共聚PP/POE共混体系,取得了良好的改性效果,满足了汽车保险杠的性能要求,同时,降低了成本,实现了批量生产,并用于黑龙江哈飞集团松花江微型汽车保险杠的生产。
实验部分
1.1 原材料
PP:71735,辽阳石油化学纤维工业公司化工三厂;
共聚PP:K8303,北京燕山石油化工股份有限公司;
POE:8150,美国杜邦公司;
EPDM:4167,美国杜邦公司;
其他助剂:工业级,市售。
1.2 设备与仪器
双螺杆挤出机:TSSJ-58/48D型,成都晨光机械厂;
注塑机:CJ-150NC型,广东顺德震雄塑料机械厂;
电子{wn}试验机:CSS-1011C型,长春试验机研究所;
冲击试验机:6545型,意大利CEAST公司;
热变形温度测定仪:6521型,意大利CEAST公司;
熔体流动速率(MFR)仪:Μpxrz-400C型,吉林大学科教仪器厂;
低温调温调湿箱:PL-2G型,上海爱斯佩克环境仪器公司。
1.3 造粒制样
将原材料干燥后按配比共混,由双螺杆挤出机挤出。温度为190
注塑试样温度为200
1.4 性能测试
拉伸性能按ISO 527-1993测试;弯曲性能按ISO 178-1993测试;缺口冲击强度按ISO 180-1993测试;熔体流动速率按ISO 1133-1991测试;热变形温度按ISO 75-1993测试。
1.5 状态调节
状态调节的条件为:温度
2 结果与讨论
2.1 POE的性能
POE是美国杜邦公司通过乙烯、辛烯的原位聚合技术生产的一种饱和的(乙烯/辛烯)共聚物。该技术生产的POE具有非常窄的分子量分布和一定的结晶度。其结构中的结晶的乙烯链节作为物理交联点承受载荷,非晶态的乙烯和辛烯长链贡献弹性,且原位聚合可对POE实行结构、性能、流变性的控制,并具有两种显著特点:一是可以使POE具有多种塑性塑料的性能,DOW化学公司可以提供23中POE产品供不同用途使用;二是POE可作改性剂,不仅加工性能好,而且力学性能也很理想。
2.2 POE含量对PP性能的影响
采用不同含量的POE对PP进行共混改性,其结果见表1,并与EPDM的改性效果进行了比较。
表1 POE、EPDM含量对PP性能的影响
注:含量指质量分数(下同)
(1) 流动性
由表1可知,PP/POE体系的MFR明显高于PP/EPDM/体系,当POE含量超过15%后,MFR下降速度减慢。
(2) 冲击强度
由表1可知,当POE的含量达10%时,PP/POE体系的冲击强度有一个突变,当含量达20%时,冲击强度已超过600J/m,说明POE的增韧效果优于EPDM,{zj0}含量应在15%-25%。
(3) 拉伸和弯曲强度
由表1可知,体系的拉伸强度、弯曲强度均随POE含量的增加而降低。这是由于POE的强度较低的缘故。非晶体的POE加入到PP中,破坏了其分子排列的规整性,降低了PP的结晶度,导致拉伸强度、弯曲强度下降。
2.3 共聚PP含量对PP/POE共混体系性能的影响
保持POE含量15%不变,研究了不同含量的共聚PP对PP/POE共混体系性能的影响,测试结果见表2.
表2 共聚PP含量对PP/POE共混体系性能的影响
由表2可知,共混体系的拉伸强度、弯曲强度及热变形温度均随共聚PP含量的增加而降低,而缺口冲击强度则随共聚PP含量的增加而有很大提高,这说明共聚PP也是一种良好的增韧剂。
2.4 POE含量对PP/共聚PP共混体系性能的影响
保持共聚PP含量30%不变,探讨了不同含量的POE对共混体系性能的影响,结果见表3
2.5 表3 POE含量对PP/共聚PP共混体系性能的影响
由表3可知,随着POE含量的增加,共混体系的MFR、拉伸强度、弯曲强度、弯曲强度及热变形温度明显降低,而缺口冲击强度提高很大,当POE含量为13%时,缺口冲击强度已达500J/m,当POE含量为13%-19%时,共混体系的韧性、刚性都已达到汽车保险杠的要求。
2.6 PP/共聚PP/POE汽车保险杠专用料性能指标
表4给出PP/共聚PP/POE汽车保险杠专用料的性能。
表4PP/共聚PP/POE汽车保险杠专用料性能
表4表明,该专用料的成型加工及物理力学性能良好,现已批量生产,用于黑龙江哈飞集团松花江微型汽车保险杠的生产。
3 结论
(1) POE是优良的热塑性弹性体,可有效增韧PP,在冲击强度,流动性方面均优于EPDM。
(2) 共聚PP在PP/POE体系中起到增容剂作用,同时也是一种良好的增韧剂。
(3) 该PP/共聚PP/POE保险杠专用料具有良好的成型加工性及物理力学性能,现已批量生产,并用于黑龙江哈飞集团松花江微型汽车保险杠的生产。