《《精编》HDPE增韧PP-R或PP-B、石墨复合材料力学性能探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《精编》HDPE增韧PP-R或PP-B、石墨复合材料力学性能探讨（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、HDPE增韧PP-R或PP-B/石墨复合材料力学性能的研究叶昌明 叶水泉（杭州华电华源环境工程有限公司，杭州 310012 中国）文摘：采用高密度聚乙烯（HDPE）为增韧剂、乙烯-丙烯三元共聚（EPDM）、乙烯-辛烯共聚物（POE）为相容剂、石墨为功能性助剂制备了以无规共聚聚丙烯（PP-R）或嵌段共聚聚丙烯（PP-B）为基体的PP-R 或PP-B/HDPE/石墨复合材料。详细研究了HDPE含量、弹性体种类及含量对PP-R或PP-B/HDPE/石墨复合材料力学性能的影响。结果表明HDPE用量在20%、EPDM含量为5%时，PP-R或PP-B复合材料力学性能优异；POE可以实现PP-R或PP-B/
2、HDPE/石墨复合材料力学性能的平衡。关键词：高密度聚乙烯；无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯；石墨；增韧；力学性能 Study on Mechanical Properties of Composite material of PP-R or PP-B/graphite Toughened by HDPEYE Chang-ming Chen Yong-lin(Hangzhou Huadian huayuan Environment Engineering Co.,Ltd, Hangzhou 3110012,China)Abstract：Composite material of PP-R or
3、PP-B/graphite toughened by HDPE was prepared with EPDM and POE as solution agent and graphite as functional agent. Influence of content of HDPE、content and kinds of elestomer on mechanical properties of composite material of PP-R or PP-B were studied. The results indicated that 20% HDPE and 5% EPDM
4、was essential to make super mechanical properties of composite material of PP-R or PP-B/graphite. In addition, it was found that POE is better than EPDM to improve mechanical properties of composite material of PP-R or PP-B.Key words：high density polyethylene；random or bland co-polypropylene；graphit
5、e；toughening；mechanical property 前言无规共聚聚丙烯（PP-R ）和嵌段共聚聚丙烯（PP-B）也称三型聚丙烯，因共聚单体在聚丙烯链中的无规和嵌段分布改变了聚丙烯的分子结构，从而以其耐热性能好、无毒、使用寿命长、耐各种腐蚀性、易安装等优点脱颖而出，在上水管、淡水输送管、建筑采暖管、化学物质输送管、农林灌溉管等管材的发展中站有举足轻重的地位1。然而，由于PP-R和PP-B是一种结晶性聚合物，易于在适当的温度下形成较大的球晶；有时为了实现管材的换热性，需要加入无机和有机材料。这通常是在特定环境下力学性能，尤其是抗冲击性能变差的主要原因。因此，在PP-R和PP-B中添加
6、少量的改性剂来改善其结晶性能以及提高其力学性能和导热性能，对于拓展PP-R和PP-B的应用领域就变得尤为重要。聚丙烯（PP）常见的增韧改性剂有聚乙烯（PE）和各种弹性体2。而对于PP-R和PP-B复合材料的增韧研究，迄今为止还很少有报道。我们在这里采用了HDPE和弹性体对PP-R和PP-B/石墨复合材料进行增韧改性，获得了较理想的效果。 1 试验部分1.1试验原材料HDPE F600 韩国油化(PP-R B900F 韩国油化PP-B 4240-B 北京燕山石化POE 8150 DOW公司 EPDM EP35 日本JSR公司 石墨 900目 河北联新碳化合物公司偶粘剂 肽酸酯 南京曙光化工厂1.
7、2试验设备双螺杆挤出机（带造粒机组） TE-30 南京科亚塑机厂高速混合机 DH-10DQ 北京塑料机械厂双棍混炼仪 SK160B 上海塑料机械厂注塑机 S2-160/80N 宁波塑料机械厂万能材料试验机 CMT5104 深圳新三思公司简支梁冲击实验机 XJ-300A 吴忠材料实验机有限公司1.3性能测试1.3.1测试标准 简支梁缺口冲击强度 GB1043-93 拉伸强度 GB1040-92弯曲强度 GB1042-79 断裂伸长率 GB1040-921.3.2PP/HDPE复合材料性能测试样的制备共混物采用熔融共混工艺通过双螺杆挤出机进行加工而制得，加工温度自加料口到机头温度分别为145、17
8、5、195、200、200、200，螺杆转速250r/min。粒子干燥后，在注塑机上制各种力学性能测试样。具体工艺见图1：PP-R/PE弹性体、填充料表面处理混合挤出冷却切粒 图1 导热塑料盘管专用料的生产工艺图1 HDPE/POE复合材料专用料的生产工艺 图1 PP-R或PP-B/HDPE/石墨复合材料专用料的生产工艺Fig.1 Production technology of PP-R or PP-B/HDPE/graphite composite material 2 试验结果与分析2.1 HDPE含量对PP-R或PP-B/弹性体/石墨复合材料力学性能的影响因高密度聚乙烯（HDPE）的导
9、热系数(0.40W/m.K)比共聚聚丙烯（PP-R、PP-B）(0.17W/m.K)的导热系数高，同时HDPE特别耐低温3，作为换热管使用既要考虑它的导热性又要考虑它的耐低温性。因此，研究了HDPE含量对PP-B或PP-R/石墨复合材料力学性能的变化，具体如图27所示。Fig.2 Influence of content of HDPE on Charpy notched impact Fig.3 Influence of content of HDPE on Charpy notched Strength of composite material of PP-B/EPDM/graphite
10、 impact strength of composite material of PP-R/EPDM/graphite 从图2-3看出，在HDPE含量小于20%时，随着HDPE含量的增加PP-B复合材料的抗冲击强度上升；当HDPE含量大于20%时，随着HDPE含量的增加PP-B复合材料的抗冲击强度开始加速下降。对以PP-R为基体的复合材料，其抗冲击强度随HDPE含量的增加变化不大，只是在HDPE含量大于40%时，PP-R复合材料的抗冲击强度开始加速下降。 Fig.4 Influence of content of HDPE on tensile strength of composite m
11、aterial of PP-R/EPDM/graphite Fig.5 Influence of content of HDPE on tensile strength of composite material of PP-B/EPDM/graphite 从图45看出，对于以PP-R为基体的复合材料，其拉伸强度随着HDPE含量的增加变化不大；而对于以PP-B为基体的复合材料，其拉伸强度随着HDPE含量的增加而增加。在HDPE含量小于30%时，以PP-B为基体的复合材料，其拉伸强度基本不变。Fig .6 Influence of content of HDPE on bend strength
12、 of Fig .7 Influence of content of HDPE on bend strength of composite material of PPR/EPDM/graphite composite material of PPB/EPDM/graphite由图67所得，对于以PP-R为基体的复合材料，其弯曲强度随着HDPE含量的增加而下降；在HDPE含量小于20%时，材料的弯曲强度基本不变，当而HDPE含量大于20%时，材料弯曲强度开始加速下降。对于以PP-B为基体的复合材料，其弯曲强度随着HDPE含量的增加基本不变。从PP-R或PP-B/EPDM/石墨复合材料的抗冲击强
13、度、拉伸强度和弯曲强度可得，HDPE含量为20%(wt%)时，复合材料力学性能较平衡。主要是因为当HDPE含量较少时，HDPE对PP-R或PP-B球晶具有插入、分割、细化的作用，从而达到增韧、增强效果；当HDPE含量较高时，HDPE和PP-R或PP-B各自结晶，两者相容性较差，在宏观上表现为复合材料抗冲击强度的下降。这与PP/HDPE合金力学性能表现出来的结果相似2。2.2 弹性体对PP-R或PP-B/HDPE/石墨复合材料力学性能的影响 在PP-R或PP-B/HDPE/石墨复合材料，为了改善材料的抗冲击性能，通常选择添加弹性体的方法，具体如图811所示。2.2.1弹性体加入量 EPDM是乙烯和丙烯三元共聚物，它和聚丙烯相容性较好，故分散均匀、细化，同时它可以改善PP-B或PP-R/HDPE相界面层的结构。具体结果如图810所示。 Fig.8 Influence of content of EPDM on tensile strength Fig.9 Influence of content of EPDM on Charpy notchedcomposite material of PP-B/HDPE/graphite impact strengt
