塑料改性是一個很寬泛的概念,通過物理共混、化學(xué)反應(yīng)等方法來提高樹脂原有某一項性能或改善的都稱為塑料改性。而本篇文章不講納米、不講3D打印、不講自組裝,講的改性知識只是最普通,最接地氣的一種,也是全國千千萬萬改性廠經(jīng)常做的聚丙烯PP改性。聚丙烯密度小,廉價易得,可加的填充種類和填充量也多。一臺雙螺桿擠出機,一個混料機,一臺切粒機,一個均化倉,就是一條生產(chǎn)線。甚至有些廠連均化倉都省掉了。盡管如此,筆者認為生產(chǎn)出的價廉物美的改性聚丙烯還是要花一番心思的。
無論是對聚丙烯PP進行填充增強增韌改性,還是阻燃改性,主體都離不開聚丙烯樹脂PP原料,所以掌握聚丙烯樹脂原料物性是設(shè)計PP配方的最基本技能。
聚丙烯是以丙烯(CH3—CH=CH2)為單體,通過聚合反應(yīng)得到的高分子聚合物。按照聚合單體分類可分為均聚PP和共聚PP兩大類,至于小類有很多種,這里只介紹與改性PP關(guān)系較大的兩種,或者說介紹我們改性業(yè)內(nèi)常說的均聚PP和共聚PP。以下是兩張圖片,左圖為均聚PP顆粒,一般為半透明顆粒,右圖為共聚PP顆粒,一般為乳白色不透明顆粒。
我們改性PP常用的均聚PP是等規(guī)聚丙烯,它是一種高定向性的熱塑性樹脂,結(jié)晶度60%-70%,等規(guī)度>90%,主要特點是拉伸彎曲強度高、沖擊低等特點。按照熔值分類,改性常用的均聚PP可由3-30不等。在融指提高方面新的PP原料產(chǎn)品也層出不窮,穩(wěn)定產(chǎn)品牌號中融指可高達1600。結(jié)晶度和等規(guī)度方面也有一些新的熱變形高達130℃的高結(jié)晶PP牌號出現(xiàn)。以下簡單介紹四種典型的改性常用均聚PP物性表(以下數(shù)據(jù)皆按照ISO標準測得):
項目 |
均聚 PP-1 |
均聚 PP-2 |
均聚 PP-3 |
均聚 PP-4 |
融指(g/10min) |
3 |
12 |
25 |
20 |
拉伸強度(MPa) |
28 |
30 |
31 |
35 |
彎曲強度(MPa) |
31 |
32 |
34 |
40 |
彎曲模量(MPa) |
1300 |
1400 |
1400 |
1800 |
懸臂梁缺口沖擊強度(kJ/m2) |
4.5 |
3.5 |
2.5 |
2.5 |
密度(g/cm2) |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
熱變形溫度℃ |
85 |
90 |
95 |
110 |
以上四種均聚PP在改性配方設(shè)計中各有特點,其中常規(guī)的電器外殼用填充PP,可以用第一種和第三種PP搭配使用搞定,而對于客戶對熱變形和光澤度要求較高時,則需要用到第四種,也就是高結(jié)晶PP,鑒于共聚PP價格高于均聚PP,筆者設(shè)計配方的原則是能不用共聚PP就盡量不用。
接下來要講的是共聚PP,改性行業(yè)常用的共聚PP為嵌段共聚PP,這是一種丙烯-乙烯嵌段共聚物,具體生產(chǎn)工藝是在單一的丙烯聚合后除去未反應(yīng)的丙烯,再與乙烯聚合。通常嵌段共聚體重乙烯含量為5%~20%(質(zhì)量分數(shù))。這種乙烯丙烯嵌段共聚物既保持了一定程度的剛性,又提高了沖擊強度,但透明性和光澤度都有所下降。以下介紹四種常用共聚PP物性:
項目 |
共聚 PP-1 |
共聚 PP-2 |
共聚 PP-3 |
共聚 PP-4 |
融指(g/10min) |
2 |
10 |
30 |
99 |
拉伸強度(MPa) |
22 |
18 |
22 |
25 |
彎曲強度(MPa) |
26 |
22 |
28 |
33 |
彎曲模量(MPa) |
1100 |
1000 |
1300 |
1400 |
懸臂梁缺口沖擊強度(kJ/m2) |
55 (部分斷裂) |
50 (部分斷裂) |
10 |
6 |
密度(g/cm2) |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
熱變形溫度℃ |
75 |
75 |
90 |
95 |
以上四種共聚PP前兩種為乙烯含量大于10%的高抗沖PP產(chǎn)品,可用于具有耐寒要求的產(chǎn)品之中。第二種更是第一種產(chǎn)品進階版,在第一種物性基礎(chǔ)上犧牲了一些拉伸而提高了融指,使產(chǎn)品更容易注塑。第三種則是各方面性能比較均衡、應(yīng)用也比較廣泛的一種產(chǎn)品。第四種是超高融指PP牌號,可應(yīng)用于一些特殊改性PP產(chǎn)品配方中。
以上兩個表格中介紹的是八類典型PP物性,每一類物性對應(yīng)了不同廠家牌號,現(xiàn)在的PP牌號多而雜,所以筆者建議初次做PP改性的朋友可以按照這八種物性對應(yīng)的PP分類記憶。記住這些PP原料物性是設(shè)計配方的基本功。
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