聚合物改性、.ppt

聚丙烯增韧改性研究及应用 报告 聚丙烯增韧改性研究及应用 PP简介 PP增韧改性的主要方法 PP增韧改性的主要机理 PP增韧改性体系研究进展 PP增韧改性应用举例 * PP简介 聚丙烯是产量仅次于PE、PVC的通用塑料 优点：有较好的耐热性, 加工性能优良;机械性能如屈服强度、拉伸强度及弹性模量均较高,刚性和耐磨性都较优异;耐应力开裂及耐化学药品性能较佳等。 缺点：纯的PP成型收缩率大、脆性高、缺口冲击强度低, 特别是在低温时尤为严重。 因此，为了改善PP性能上的不足，扩大其应用范围，需要对其增韧改性。 * PP增韧改性的主要方法 化学改性 共聚改性 接枝改性 交联改性 物理改性 橡胶弹性体增韧 塑料树脂增韧 无机刚性粒子增韧 纳米粒子增韧 β晶型成核剂改性 多组分复合改性 * 化学改性可以得到性能较好的PP，但是化学改性往往受到许多条件的限制,需要做大量的实验。而物理改性与之相比,具有收效快,操作简单等优点。 PP增韧改性的主要机理 剪切带屈服理论： 在具有良好界面作用的海-岛结构体系中，分散相的粒子吸收和分散了大量的应力集中点和冲击能,当材料受到外力强大冲击时,在PP基体中引发 大量的银纹和剪切带, 随着银纹在其周围支化，吸收大量的冲击能量，阻止裂纹的继续穿过。同时由于大量银纹之间应力的相互干扰,降低了银纹端的应力, 阻碍了银纹的进一步发展,使PP的增韧大大提高。 在聚合物形变过程中，?剪切带和银纹两种机理同时存在，相互作用时，使聚合物从脆性破坏转变为韧性破坏。 * PP增韧改性的主要机理 银纹与剪切带的相互作用存在三种方式 银纹遇上已存在的剪切带而终止，这是由于剪切带内大分子高度取向限制 了银纹的发展； 在应力高度集中的银纹尖端引发新的剪切带，新产生的剪切带反过来又终 止银纹的发展； 剪切带使银纹的引发与增长速率下降。 * PP增韧改性的主要机理 其他增韧机理： 空穴化理论 纤维的拔出、脱粘、纤维搭桥增韧 空穴化理论是指在低温或高速形变过程中，在三维应力作用下，发生橡胶粒子内部或橡胶粒子与基体界面层的空穴化现象。它导致材料应力状态的转变，从而引发剪切屈服，阻止裂纹进一步扩展，消耗大量能量，使材料的韧性得以提高。 * PP增韧改性的主要机理 每根纤维的脱粘能量?Q p为： * PP增韧改性的主要机理 纤维首先脱粘才能拔出。纤维拔出会使裂纹尖端应力松弛，从而减缓了裂纹的扩展。纤维拔出需外力做功，因此起到增韧作用 。 * PP增韧改性的主要机理 对于特定位向和分布的纤维，裂纹很难偏转，只能沿着原来的扩展方向继续扩展。这时紧靠裂纹尖端处的纤维并未断裂，而是在裂纹两岸搭起小桥，使两岸连在一起。这会在裂纹表面产生一个压应力，以抵消外加应力的作用，从而使裂纹难以进一步扩展，起到增韧作用。随着裂纹的扩展，裂纹生长的阻力增加，直到在裂纹尖端形成一定数量的纤维搭桥区。这时达到一稳态韧化。 * PP增韧改性研究进展 橡胶弹性体增韧体系 本世纪60年代人们首次采用三元乙丙橡胶(EPDM)增韧PP,其后又陆续出现了其他种类橡胶的改性体系。 橡胶增韧使PP的韧性得到极大改善,至今仍是PP增韧的主要手段之一。 主要理论：银纹终止理论和剪切带屈服理论。 增韧过程: 橡胶以分散相形式分散于基体树脂中,分散相橡胶粒子之间存在一定的临界厚度,受外力作用时,橡胶粒子成为应力集中点,它在拉伸、压缩或冲击下发生变形, 若两相界面粘结良好,会导致颗粒所在区域产生大量银纹和剪切带而消耗能量;同时,银纹、橡胶粒子和剪切带又可以终止银纹或剪切带进一步转化为破坏性裂纹,从而起到了增韧作用。 *  橡胶弹性体增韧体系 可用于增韧PP的橡胶弹性体主要有EPDM(三元乙丙橡胶)、SBS(苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体)、SBR(乳聚丁苯橡胶)、EPR(二元乙丙橡胶)、BR(顺丁橡胶)、IBR(聚异丁烯)、POE(聚烯烃热塑性弹性体)等。不同种类的橡胶增韧效果不同,而在这些体系中EPDM、POE得到的改性体韧性最优而受到广泛研究,同时后者的增韧效果更优于前者而逐渐被广泛重视。 另外, 刘南安等研究PP的三元改性体系发现,PP/EPDM/SBS的韧性明显优于 PP/EPDM和PP/SBS二元改性体系,当PP/EPDM/SBS质量比为70/15/15时,缺口冲击强度为636.0J/m,而PP/SBS为323J/m、PP/EPDM为600J/m左右,同时拉伸强度和弯曲模量的下降幅度变小,归因为三者的协同效应。 * PP增韧改性研究进展 橡胶增韧PP效果的因素： 橡胶与母体的粘结,即界面状态,包括界面层厚度等、橡胶粒子的大小与分布、橡胶的含量、橡胶的松弛行为、破坏时的温度。 橡胶的含量超过某一临界值时,橡胶颗粒出现聚集,分散性变