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聚丙烯材料改性研究

溴系阻燃剂效率高、用量少,对材料的性能影响小,并且溴系阻燃剂价格适中。与其它 类型的阻燃剂相比,溴系阻燃剂效能/价格比更具有优越性,我国供出口电子电气类产品中 70%~80%都用此类阻燃剂。但是,近年来欧盟一些国家认为溴系阻燃剂燃烧时会产生有毒致 癌的多溴代苯并恶瑛(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF)。欧盟出台了禁令,在欧盟国家 销售的所有电子电气设备,不能含有多溴联苯及多溴二苯醚。阻燃剂的种类众多,其用量和 性能都各自不同,需要在不同的情况下选用不同的阻燃剂。现如今,聚丙烯的阻燃剂正向着 高效、低烟、绿色、环保和低成本的方向发展。所以本次实验采用比较绿色的阻燃剂氢氧化 镁。
2.3.2 注射工艺及标准样条制备
(1)将粒料放入干燥机中干燥
(2)将干燥好的粒料放入注射剂料斗中,设置注射机参数为机头 240,注射机中间段 230 注射机前段 220,改手动操作为半自动操作 (3)将各组的标准样条编号准备做性能测试
2.4 性能测试
2.4.1 收缩率的测试
将已将放置了 24h 以上的标准样条用游标卡尺测量其尺寸,不同部位多测几次,并与模具尺 寸结合计算收率,求取平均值。此部分数据见附录。
100
2.2 实验仪器
表 1 增韧 PP 和阻燃 PP 配方(质量分数)
POE
Mg(OH)2
抗氧剂 1010
0
0
0.1100Fra bibliotek0.1
15
0
0.1
20
0
0.1
25
0
0.1
30
0
0.1
0
30
0.1
0
40
0.1
0
50
0.1
Sb2O3 0 0 0 0 0 0 3 4 5
2.2.1 实验原料
PP:型号为 K8003,中国石油天然气股份有限公司,独石子石化分公司;POE;抗氧剂 1010; Mg(OH) 2 ;Sb2O3:分析纯,天津市大茂化学试剂厂;
2.3 标准样条的制备
2.3.1 造粒工艺
工艺条件 双螺杆挤出机温度控制表
工段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅹ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ 机头 温度℃ 150 170 180 190 200 205 210 215 220 225 230
(1)按照配方中的各组分的量计算并称量,其中 A1+B1+C1+A2+B2+C2 的总量为 500g, A3+B3+C3 总量为 700g。 (2)先将所有要用的氢氧化镁全部放入高混机中进行混合,混合好后备用,按照各组所需 的氢氧化镁的量进行称量使用即可。 (3)各组将称好的各组分的量分别在常温下混合 2-6 分钟出料备用。 (4)双螺杆挤出机达到所设定的温度后即可开始加料熔融挤出,在挤出过程中注意各组的 物料要用鲜艳的颜色区分,以便不影响后面的性能测试及实验结果。 (5)造粒要求粒料是 3×3mm 的柱状料,存好备用
采用相容剂技术和反应性共混技术对 PP 进行共混改性是当前 PP 共混改性发展的主要特 点。它能在保证共混材料具有一定的拉伸强度和弯曲强度的前提下大幅度提高 PP 耐冲击性。 相容剂在共混体系中可以改善两相界面黏结状况,有利于实现微观多相体系的稳定,而宏观 上是均匀的结构状态。反应型相容剂除具有一般相容剂的功效外,在共混过程中还能在两相 之间产生分子链接,显著提高共混材料性能。
聚丙烯材料改性研究
摘要:利用共混的方法,针对聚丙烯制品在实际应用中出现韧性差,易燃烧的缺点,重点研 究了增塑剂 POE 不同的量对聚丙烯抗冲击强度的影响,以及氢氧化镁对聚丙烯燃烧性能的影 响。本次试验采用了高混机对所用原料进行共混,再将共混的原料放入双螺杆挤出机中挤出 造粒,然后将制成的粒料利用注射机制作我们所需的的标准样条,最后对标准样条测试抗冲 击强度和氧指数。结果显示,POE 增塑剂的量越多,则对聚丙烯的韧性改善更好,氢氧化镁 由于加的量比较少,对聚丙烯的阻燃作用不明显。 关键词:聚丙烯;改性;造粒;增塑;阻燃
1 前言
聚丙烯,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯 (isotactic polypropylene)、无规聚丙烯(atactic polypropylene)和间规聚丙烯 (syndiotactic polypropylene)三种。甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯,若甲 基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯,当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规 聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中,等规结构含量约为 95%,其余为无规或间规聚丙烯。 工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明 无色固体,无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点可高达 167℃。耐热、耐腐蚀, 制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小,是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差,较 易老化,但可分别通过改性予以克服。
PP/弹性体二元共混体系虽有很好的韧性效果,但往往降低了材料的强度和刚度,耐热 性能也有所降低。在二元共混体系中加入有增容作用或协同效应的物质,形成多元共混体系, 则其综合性能可得到进一步提高。为了提高增韧 PP 的硬度、热变形温度及尺寸稳定性,可 使用经偶联剂活化处理的填料或增强材料进行补强。例如采用弹性体/无机刚性粒子/PP 三 元复合增韧体系实现 PP 的增韧增强,提高材料的综合性能,并且具有较低的成本。
本次实验采用 POE 对聚丙烯增韧;氢氧化镁对聚丙烯进行阻燃改性,由于加入氢氧化镁 的量太多,挤出机挤出较困难,所以同时加入少量三氧化二锑(Sb2O3)来减少氢氧化镁用量, 降低加工难度。
2.实验
2.1 配方设计
PP
A1
100
B1
100
C1
100
A2
100
B2
100
C2
100
A3
100
B3
100
C3
2.2.2 仪器
SRH-10Q/D 型高速加热混合机:阜新瀚特尔橡塑机械有限公司;SHJ-30 型同向双螺杆挤出 机:北京丰阳塑化工程技术有限责任公司;JPH80 型注射机:广东泓利机器有限公司;料斗 干燥机:信易品牌,型号为 SHD-50E;标准样条模具;游标卡尺;XHR-150 型塑料洛氏硬度 计:上海联尔试验设备有限公司;XJ-50D 液晶式组合冲击试验机:承德建德检测仪器有限 公司;XZT-100 氧指数测定仪:承德试验机有限责任公司
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