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冬季話塑料——PP材料如何提升韌性

2020-01-02 17:10:04來源:塑料機械網整理發布 閱讀量:36164

  【塑料機械網 技術學堂】 俗語云,臘七臘八凍掉下巴;又云,三九四九冰上走。今日適逢農歷臘八節,一年冬天也行至氣溫低谷階段。在北方,往往冬季室外溫度可以低至零下幾十度,如此的低溫環境也為我們帶來了不少困擾,比如關于塑料在低溫環境中韌性變差、容易破碎的問題。
 
  我們常用的塑料中,PP材料的脆化溫度在零下35攝氏度,PS材料在零下30攝氏度,PVC為零下50~60攝氏度,PC在零下100攝氏度,HDPE在零下65攝氏度左右……脆化溫度也代表著塑料的耐低溫性的強弱。
 
  通常高分子材料有三種物理形態——玻璃態、高彈態(橡膠態)、粘流態。往往在低溫情況下,高分子材料表現出玻璃態的性質,其分子鏈的活性隨著環境溫度的降低而變小,分子鏈和鏈段被固定,在受到沖擊的情況下難以產生較大的形變,因而無法吸收外力沖擊帶來的能量,在接近其本身的脆化溫度時,便產生了破碎情況。在這一過程中,玻璃化溫度是一個重要指標。當低于這一溫度時,高聚物呈現玻璃態,反之則呈現出高彈態,這可以看做是塑料在使用中性能變化的一個分水嶺。
 
  在生活中我們經常使用的PP就是較為受制于低溫環境的高分子材料,它的玻璃化溫度在0攝氏度左右,冬季南方溫度接近這一指標,而北方則普遍低于該溫度,因而這類材料在北方冬季中使用面臨較大的困難。
 
  如何應對PP材料的不耐低溫?
 
  改變材料不耐低溫的性質,我們可以從增加增韌劑用量和共混改性等方面入手。共混改性通常使用如添加橡膠類或塑料類等玻璃化溫度更低的材料來提升PP的韌性,下面列舉幾種:
 
  添加乙丙橡膠(EPR):這是一種為PP材料增韌的理想伙伴,也在PP增韌生產中較為常見的一種材料。當其在總混合物中占比達到20%時,所變現出來的抗沖擊性比純PP材料高出4倍,相應的其玻璃化溫度也下降了4倍左右。
 
  添加三元乙丙橡膠(EPDM):它變現出來的增韌情況與EPR類似,其混合物比純PP高出4倍左右。
 
  添加順丁橡膠:這是一種具有良好的耐低溫性、耐磨性、高彈性等優點的材料,且溶度參數要更加接近。而通過實驗發現其相容性好,增韌效果明顯,而且經過加入改性的材料后期呈現出膨脹系數小、尺寸穩定性佳的特點。
 
  加入SBS成核劑:SBS具有高彈性、耐低溫性,而且同時具有硫化橡膠和熱塑性彈性體的優良性能。根據實驗結果來看,加入SBS改性的PP的性能獲得了較大的提升,其耐受的沖擊強度、斷裂伸長率都有所提升。
 
  加入POE:這種材料屬于飽和的乙烯-辛烯共混物,通過乙烯、辛烯的原位聚合技術生產。在增韌效果中表現得比前幾種材料更顯著,當POE含量超過15%時,所表現出的增韌效果明顯有所提升,并且其對該流動性的PP材料仍然有明顯的增韌效果。
 
  結語:PP材料應用廣泛,但其不耐寒的特性也導致在低溫環境下應用受阻,而經過共混改性的PP材料能夠呈現更加理想的特性。至今,共混改性已經成塑料的生產中頗為常見的一種技術,經此技術可令產品具有更廣的適用范圍,實現塑料的高性能、精細化。在未來,借助這一技術,還將有更多新型高分子材料誕生。
 
  資料參考:高分子、搜狐、道客巴巴

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