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矿粉填充聚丙烯的耐刮擦性能影响因素

2020-1-13 8:20:47来源:工程塑料应用作者:
  • 导读:
  • 矿粉填充聚丙烯(PP)作为最广泛的一类改性PP材料,很好地弥补了PP耐温性差、易翘曲变形、成型收缩率大的缺陷,并且能在一定程度上降低材料成本,从而极大程度地扩展了PP在家电、汽车、玩具、灯饰等领域的应用。
  • 关键字:
  • 聚丙烯

矿粉填充聚丙烯(PP)作为最广泛的一类改性PP材料,很好地弥补了PP耐温性差、易翘曲变形、成型收缩率大的缺陷,并且能在一定程度上降低材料成本,从而极大程度地扩展了PP在家电、汽车、玩具、灯饰等领域的应用。但矿粉填充PP的屈服强度较低,材料表面易被外力刮伤,使得产品外观不佳并造成一定程度的应力集中而存在一定的使用安全风险。为此,公牛集团股份有限公司通过熔融共混制备了矿粉填充聚丙烯(PP) 复合材料,探究了矿粉种类、不同韧性基体树脂和润滑剂对填充PP耐刮擦性能的影响。

1、矿粉种类的影响

选择的矿粉有滑石粉、碳酸钙、硅灰石,这3种矿粉对PP耐刮擦性能影响如下:

(1)添加三种矿粉后,PP的耐刮擦性能均有所降低;

(2)在三种矿粉填充PP中,硅灰石填充PP耐刮擦性能最好,而碳酸钙和滑石粉填充的PP耐刮擦性能相差不大;

(3)以20%滑石粉填充PP为例,在配方中添加不同比例的马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)后,材料耐刮擦性能随PP-g-MAH含量增加而提高,当PP-g-MAH质量分数达到12%之后趋于稳定;

(4)以20%滑石粉填充PP为例,随着滑石粉粒径减小,材料耐刮擦性能逐渐提高,当滑石粉粒径为4 μm时,材料耐刮擦性能最好。

2、基体树脂的影响

以20%滑石粉填充PP为例,选择的PP基体树脂有均聚PP、共聚PP、高结晶PP和增韧PP[增韧PP基体由共聚PP、均聚PP和线型低密度聚乙烯(PE–LLD)组成,质量比为37/35/8],实验发现以增韧PP为基体的材料耐刮擦性能最好,其次是共聚PP,普通均聚PP 和高结晶PP。

3、润滑剂的影响

以20%滑石粉填充PP为例,选择的润滑剂为了芥酸酰胺和硅酮母粒,实验发现,随着润滑剂含量的增加,材料的耐刮擦性能变好,其中芥酸酰胺类润滑剂在质量分数约为0.5%时就可以达到一个较好的耐刮擦效果,而达到相同耐刮擦效果需要加入约5%的硅酮。在此含量下再继续增加此类润滑剂含量对PP耐刮擦性能提升不再明显。

总结

在本实验范围内得到的结论如下:

(1)矿粉的硬度越高、粒径越小、与基体的粘结作用力越大、分散性越好,越有利于增加材料抗刮擦形变能力。

(2)矿粉填充PP中可活动分子链越多,材料的塑性形变恢复能力越强,耐刮擦性越好。在添加少量的PE–LLD后,可以提升PP材料在产生塑性形变后的恢复能力,并且可以降低PP表面的摩擦系数,极大程度地减少刮擦后材料表面沟壑的深度与宽度,提升材料耐刮擦性。

(3)添加极少量的芥酸酰胺或少量的硅酮会在材料表面形成良好的润滑膜,但随着两者含量继续增加,矿粉填充PP的耐刮擦性能提升不再明显。

(关键字:聚丙烯)

(责任编辑:01171)
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