共混挤出填料准备与配方确定.doc

共混挤出填充料的准备与配方确定 一、概述 《夏利汽车内饰件专用料的研制》、 《聚丙烯共混体系的流变性能及界面研究》 聚 丙 烯 (PP)具 有 密 度 小 、刚 性 好 、强 度 高、耐翘曲以及高于 100℃的耐热性和良好的耐化学药品性等优点 ，但PP也存在耐冲击性差 (常温下缺口冲击强度仅为 4～6 kJ／m2)、易老化 、成型收缩率大等缺点 ，使其在汽车内饰件应用领域受到限制 。常用的PP有两类：共聚丙烯和均聚丙烯。一般认为，采用共聚丙烯作为基体树脂，具有较好的增韧效果，而对于均聚丙烯由于基体树脂的韧性较差，增韧效果往往不明显。 均聚PP的拉伸、弯曲强度高一些 ，冲击强度较低；而共聚PP（韧性）的冲击强度较均聚PP高，但拉伸、弯曲强度低于均聚PP。共聚PP为丙烯与少量乙烯的嵌段共聚物，由于乙烯的存在对PP的结晶过程起阻碍作用，降低了材料的结晶度及结晶完整性，使分子链段的运动能力增强，因而使材料的塑性和韧性提高而强度下降；另一方面，结晶能力的下降降低了基体材料结晶时对其它组分的排斥作用，因此提高了PP与增韧剂的相容性，体现在随共聚型 PP含量的增加，材料的断裂伸长率及缺口冲击强度显著提高，拉伸强度明显下降。 本实验为了增强PP的抗冲击性，减少其成型收缩率，对其进行改性实验研究。主要通过在 PP中 ，添加增韧剂、填料、聚乙烯，通过不同的配比，制得满足一定使用的性能要求的 PP改性料。 二、实验目的 1、掌握PP改性实验的基础配方组分及各组分的作用； 2、掌握填充料的配制方法及原理； 3、掌握偶联剂的作用机理。 三、实验原理 通过物理和机械的方法，在高分子聚合物中加入无机物质或将不同类高分子聚合物共混或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、交联或将上述各种方法联用、并用，以达到使材料成本下降，成型加工性能和最终使用性能得到改善，或在电、磁、光、力学性能等方面赋予材料独特性能，称为高聚物改性。 高聚物的改性方法大体上可以分为化学方法（共聚、接枝、交联）和物理方法（填充、共混）两种。其中，用偶联剂使无机物和有机物偶联是一种常用的物理改性方法。 3.1 偶联剂种类 偶联剂的分子链两端分别含有亲水基和疏水基，能够分别与无机物分子链和有机物分子连接，从而达到偶联的目的，提高填料与高分子聚合物间的作用力，从而增强聚合物的力学性能。 常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂等。KH-550硅烷偶联剂（学名：γ-氨丙基三乙氧基硅烷；别名：A-1100硅烷偶联剂；结构式：H2NCH2CH2CH2Si(OC2H5)3） 表面具有硫醇基的填料，硅烷偶联剂的偶联效果大，而对于钙、镁、钡的碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐等，硅烷偶联剂的偶联效果则不太明显。若用二氧化硅的水溶胶处理没有硫醇基的填料粒子表面，然后再使用硅烷偶联剂，此时就会产生较好的偶联效果，这种处理方法被称为双涂层法。 钛酸酯偶联剂及铝酸酯偶联剂均能处理填料的表面，只是处理的效果各有一定的针对性。如钛酸酯偶联剂处理效果比较好的填料有碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、亚硫酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硅酸钙、硅酸铝、钛自粉、石棉、氧化铝、三氧化二铁、氧化铅、铁酸盐等；处理效果稍次的填料有云母、二氧化硅、氧化镁、氧化钙等；处理效果较差的填料有滑石粉、炭黑、木粉；几乎没有效果的有石墨、磁粉、陶土、一般颜料等。不过也要根据偶联剂的具体品种、牌号、用量等再确定。 3.2 偶联剂作用机理（以滑石粉为例）： 滑石粉的分子式为3MgO·4SiO2·H2O 或 Mg3Si4O10(OH)2，硅烷的结构式为 H—R—Si—X3 硅烷处理剂对滑石粉进行处理时，其反应如下 ： (1)硅烷偶联剂水解生成羟基硅烷 (MeO)3Si—R +3H2O=== R—Si一(OH)3+ 3MeOH (2)羟基硅烷与无机填料表面羟基发生缩合 反应 R—Si-(OH)3 +HO-填料粒子 === R-Si-0-填料粒子 +H20 3.3 常用填料 碳酸钙、滑石粉和硅灰石是三种较典型且用量较多的无机粉体填料。其中，碳酸钙粒子近似于球状，表面活性大，用适当的偶联剂对其进行表面处理可以使其与基体树脂之间形成牢固的相界面，使复合体系韧性大幅度提高，但由于粒子形状因素的影响， 碳酸钙的添加往往在一定程度上引起材料拉伸强度的下降；滑石粉粒子呈片层状结构，具有较大的径厚比，其复合可起到增强作用，同时还提高了材料的刚度、表面硬度、耐热性等诸多性能，但由于其片层表面处于原子价饱和状态，因而表面活性较低，难于同偶联剂反应，同时由于滑石粉片层之间只存在较弱的范德华力作用，容易在混炼过程中在强剪切作用下发生相对滑移，从而产生大量的弱界面，这些因素将使体系韧性得到破坏；而硅灰石粒子呈针状，长径比一般为12：1～ 20：1，同时其表面活性较高，因而对材料具