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1、塑料改性加工技术,苑会林北京化工大学材料科学与工程学院,制品的安全保证,材料制品设计模具及其生产工艺后处理及装配与修饰,1.材料的改性,脆性的塑料：PVCPSPPPAPOM,PBTPETPPO,塑料脆性的测定与评价,冲击性能测试方法简支梁测试（Sharp）无缺口（常温、低温）有缺口（常温、低温）悬臂梁测试（Izod）无缺口（常温、低温）有缺口（常温、低温）,简支梁测试（Sharp）,GB 104379,悬臂梁测试（Izod）,GB 184380,不同塑料的抗冲击强度,冲击强度的测试方法,DIN 53453（简支梁）DIN 53753（双V形缺口试样）GB 104379 （简支梁）GB 1843
2、80 （悬臂梁）ISO 1791982 （简支梁）ISO 1801982（悬臂梁）ASTM D 256 （悬臂梁）（简支梁）,2.抗冲击改性的理论,抗冲改性剂的定义：能把脆性塑料转变为韧性塑料的高分子添加剂抗冲改性的方法：共混改性共聚改性,抗冲击吸收的能量（kJ/m2）,弹性能断裂应力（聚合物的弹性模量）形变能分子链滑移吸收的能量,主要技术参数及精度: 最大冲击能量：4J(简) 5.5J(悬) 采样速率：10us 分辨率：1/4096 量程选择：1、2、4、8 负荷测量精度：1%,长春市智能仪器设备有限公司,冲击脆裂机理,制品受振动和冲击应力传入的机械能被连续的基体硬相所吸收，如果要防止脆裂，
3、能量必须传到封闭的高弹性中。,Fracture of polymers,Ductile and brittle fractures,Thermosetting polymers,Crazing,Fibrillar bridges,Mircovoids,Crack,聚合物的拉伸应力应变曲线,1 刚性材料2 弹性材料3 增韧改性后的聚合物材料,长春市智能仪器设备有限公司,抗冲击能量释放的两种机理,微裂纹形成（微纤化形变区）能量释放是由分子伸展运动形成小空隙而引起的，其结果会造成体积膨胀。,抗冲击能量释放的两种机理,剪切形变（剪切屈服）基体中高分子链发生滑移而产生的能量释放，不造成显著体积变化,PV
4、C的抗冲改性,网络型PE-C和EVA在改性PVC时，在加工过程中形成了蜂窝状的网络。,弹性核壳结构MBS和PAE(ACR)在改性PVC时，在加工过程中形成了单个球形高弹粒子。,网络型抗冲改性剂对剪切的依赖性,在加工过程中，剪切力必须正好满足以形成网络状结构，过多的剪切往往会破坏网络，由此会导致冲击强度的降低。当温度超过185190度时也会产生同样效应,相同条件下EVA网状结构的破坏，EVA于是以球状粒子形式存在。（发生相反转）,氯化聚乙烯抗冲改性剂（CPE）,装饰线型材中CPE135A含量对冲击强度的影响CaCO3含量50份,氯化聚乙烯抗冲改性剂的优缺点,优点：价格低廉加工容易,缺点：刚性下降
5、弯曲强度下降降低耐热性降低表面硬度光泽性下降,聚丙烯酸酯抗冲改性剂（ACR）,聚丙烯酸丁酯（Tg56度）聚丙烯酸2乙基己酯（Tg70度）,悬浮聚合接枝PVC接枝共聚丙烯酸衍生物，如丙烯酸丁酯（BA）与甲基丙烯酸甲酯（ACR）,“核-壳”结构ACR抗冲改性剂简介,“核壳”结构ACR抗冲改性剂结构图,橡胶核（PBA）,较高Tg壳（PMMA）,常见的ACR抗冲改性剂,1 国外开发的主要产品 美国Rohm Haas公司 的KM系列 韩国LG公司的IM系列 日本吴羽公司的FM系列2 国内开发的主要产品 山西省化工研究院的ACR-JG-501 北京化工研究院的BKM-323B,聚丙烯酸酯类改性剂的应用,U
6、PVC窗型材聚丙烯酸丁酯(ACR)含量对冲击强度的影响,聚丙烯酸酯类改性剂的优点,无故障加工光亮且持久能获得很高的缺口抗冲击强度很好的外观良好的耐老化性能,ABS,三元贡献图,ABS的增强特点,光洁度高刚性和韧性同时提高ABS改性时可提高材料的耐热性,不同材料的应力-应变曲线a SAN b ABS c 聚丁二烯,MBS Methyl methacrylate,三元贡献图,Butadiene,Styrene,MBS改性PVC,冲击强度与温度的关系,硬PVC的增韧改性,CPE PVC型材ACR PVC型材ABS PVC注塑料MBS PVC-M,聚丙烯的抗冲改性剂,顺丁胶SBS(Styrene-Bu
7、tadiene-Styrene)EPDM(Ethylene-Propylene-Diene Mischpolymere)EPR (Ethylene-Propylene Rubber)POE弹性体(Polyolefin Elastomer)SEI弹性体(Styrene Ethylene Interpolymer)Vistax,PP共混物随着EPDM的变化,PP抗冲击改性,抗冲改性的PP与EPDM含量的关系的,改性PP在汽车上的应用,汽车保险杠前后挡板仪表板车轮挡板门板衬里,聚苯乙烯及其共聚物的抗冲改性,丁二烯接枝聚苯乙烯用SBS改性PS用EPDM改性PS可用于户外,聚酰胺的抗冲改性,需要接枝改性
8、的弹性体g-EPDMg-EPRg-POE接枝马来酸酐、丙烯酸（酯）,改性与非改性的聚酰胺物理性能比较,接枝EPDM、EPR和POE弹性体改性PA66,三元共聚物性能表及应用LOTADERGMA,LOTADERGMA 是乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，具有很好的反应活性、结晶性和流动性。且与多种塑料具有良好的相容性，在加工过程中具有优异的热稳定性，主要用于工程塑料改性：-AX8840 E/GMA 特别适合作为聚酯与聚烯烃合金的相容剂或回收聚酯及其共混物的相容剂-AX8900、AX8920与AX8930非常适合于PET（纯料、玻纤增强、阻燃）、PBT、PC、PC/PBT等聚酯混合物
9、的抗冲击改性,苯乙烯类热塑性弹性体（俗称TPE/TPR）,PR是以苯乙烯类热塑性弹性体为基材共混而成的热塑性弹性体，具有柔软的触感与可调整的特性及硬度，且安全环保、无污染、可回收，是传统的热固性橡胶与PVC的优良替换品。,特性 无毒且具有相应的无毒证明 良好的耐侯性、耐化学性 优异的柔软性和回弹性 低比重、易配色 良好的抗屈挠强度 高透明性 与PP、PE、ABS、PS、PC、PA等材料优异的粘合性,陶氏聚烯烃弹性体Engage,陶氏聚烯烃弹性体Engage的应用,1. 改善pp的冲击强度:通常选用8150、8180等牌号,用于汽车保险杠、内外饰件等以及电子电器的pp改性材料；2. 改善pp共混
10、物刚性:尽管在聚烯烃材料中添加弹性体，会提高共混物的韧性，但刚性都会有不同程度的降低，相对EPDM而言,Engage的降幅相对较小；3. 保持pp透光率：透明pp材料，为了获得良好的韧性，同时不降低透光率，可以选择Engage8003、8480、8450等；4. 可以通过交联提高其耐热性；5. 可以作为热收缩材料LDPE改性剂：Engage可以取代EVA改性剂，更有效地改善LDPE辐照交联后的耐环境应力开裂性和热稳定性。,乙烯丙烯酸共聚物EAA,乙烯丙烯酸共聚物（Ethylene Acrylic Acid 简称EAA）是一种具有热塑性和极高粘接性的聚合物，由于羧基团的存在以及氢键的作用，聚合物
11、的结晶化被抑制，主链的线性被破坏，因此提高了EAA的透明性和韧性，降低了熔点和软化点。当MI相同时，随着AA含量的增加，EAA的透明性、韧性、粘接性、耐环境应力开裂性会增加；相反，其刚性、湿蒸汽透射率、抗蠕变性、耐化学性会更好。当AA含量相同时，随着MI的增加，EAA的粘接性、加工性会更好；相反，其韧性、耐环境应力开裂性会增加。,乙烯丙烯酸共聚物EAA特性,1、优异的粘接性，与EAA能粘接的材料有：铝和锡等金属及其氧化物、玻璃、纤维素、木材、皮革、玻璃纸、蛋白质、尼龙、聚氨酯、聚乙烯、三元乙丙胶等；2、韧性和屈挠性；3、易加工性。三、应用领域：EAA广泛应用于包装、粉末涂层、粘合剂、热熔胶、密
12、封材料、水性溶剂等方面，下面简要介绍：1、包装：挤出涂覆生产饮料纸盒、牙膏管、电缆屏蔽层等，同时EAA还有抗撕裂、抗穿刺、防腐等保护作用；2、粉末涂层：EAA粉末可以喷涂于管材、钢材、无纺布等材料表面，作为防腐材料；3、热熔胶：高性能高MI的EAA可以生产热熔胶，用于难粘接材料；4、水性溶剂：高AA含量高MI的EAA在适当的反应条件下能溶解于热的碱性溶液，可以配制水性粘合剂，用于服装衣料等；5、降解环保材料：EAA与淀粉基材料共混可以生产降解塑料。,材料的性能,聚乙烯系列聚丙烯系列氯化聚氯乙烯尼龙系列PPO系列,聚乙烯材料一代产品（均聚产品）,是50年代70年代用齐格勒纳塔催化剂生产的均聚产品
13、。这类树脂在20的脆性破坏发生点约在10万小时，而在80的脆性破坏发生点通常在几百小时到几千小时之间按照ISO的等级分类定为PE 63级材料。,聚乙烯材料二代产品 共聚产品（ MDPE和HDPE）,目前大量使用的由丁烯1或己烯1与乙烯共聚得到的乙烯共聚物，按照ISO的等级分类定为PE 80级材料。通过共聚合，极大地提高了聚乙烯管材级树脂的耐环境应力开裂（ESCR）性能。在一定程度上损失了材料的耐压强度，即韧性提高、强度下降。,聚乙烯管材料三代产品 均聚产品（PE 100）,PE 100树脂未采用共聚聚合的方法来提高ESCR性能，而是通过提高聚乙烯的聚合度和共聚合来获得优秀的ESCR性能和更高的
14、耐压强度，即韧性提高、强度也提高。聚合度的提高带来的问题是加工性能差，但是通过双峰聚合聚入了一定比例的低分子改善了加工性能。PE 100聚乙烯管材料的出现，可以满足更高压力管材的要求并能制造口径较大的管材。,PE80和PE100的比较,未来的聚乙烯管材等级,未来的聚乙烯将会向着PE 112和PE 140的目标接近。通过交联可以获得PE 125的管材级材料经过双轴取向可以获得PE 250的管材,表4.国产PE管材料,表4.国产的PE管材料 （续）,表5. 国外的几种特殊的PE管材料,聚丙烯材料的类型与发展,丙烯聚合物分为三种类型：PP-H(均聚聚丙烯) PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP
15、PPPPPPP-B(嵌段共聚聚丙烯） PPPPPPPPPEEEEEEPPPPPPPPPPPP-R（无规共聚聚丙烯） PPPPEPPPEPPPPPPPPPEPPPPEPPP,PP-R的特点,有较大的分子量，Mw约为60-100万， MFR2值为0.1-0.4g/10min.其分子量分布窄 （MWD）大约为5，相应的流动比FRR(=MFR10 /MFR2 )大约为13-17共混和挤出成型加工困难,PPH、PPB、PPR刚性比较,关于聚丙烯管道的德国标准有,DIN 8077聚丙烯管尺寸标准DIN 8078聚丙烯管质量要求和测试ISO/DIS 15874-2.2 聚丙烯管质量要求和测试欧洲标准prEN12204 冷热水设施用塑料管道系统聚丙烯（PP）第二部分：管材,氯化聚氯乙烯（PVC-C）管材料,含氯量为6168%耐热性，热变形温度提高2040耐化学性拉伸强度和弯曲强度提高,氯化聚氯乙烯（PVC-C）管材料,聚合度为565740含氯量64.667.8%表观密度 0.550.61g/cm3密度为1.541.59g/cm3洛氏硬度R117125热变形温度94113拉伸强度58.873.5MPa弯曲强度78.4117.4MPa。,氯化聚氯乙烯的用途,制造耐热、耐化学药品的容器和设备，电解槽，电镀槽，污水处理净化槽，高温气体洗涤塔，热水、温泉引水管制造食品包装膜、管件、电器开关和保险盖等。,
