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嘉峪檢測網 2020-06-11 10:30
POE分子結構與三元乙丙橡膠(EPDM)相似,因此POE也會具有耐老化、耐臭氧、耐化學介質等優異性能,通過對POE進行交聯,材料的耐熱溫度被提高,永久變形減小,拉伸強度、撕裂強度等主要力學性能都有很大程度的提高。多用途的POE彈性體能夠超過PVC、EVA、SBR、EMA和EPDM,今后POE可能取代傳統的EPDM。由于POE的優異性能使其在汽車行業、電線電纜護套、塑料增韌劑等方面里都獲得了廣泛應用。
由于POE有較高的強度和伸長率,而且有很好的耐老化性能,某些耐熱等級、永久變形要求不嚴的產品直接用POE即可加工成制品,可大大地提高生產效率,材料還可以重復使用。
POE的結構與性能
1.POE的結構特點
POE之所以具有優異的性能,可實現高速擠出,與以下特點有關:
(1)辛烯的柔軟鏈卷曲結構和結晶的乙烯鏈作為物理交聯點,使其具有優異的韌性又具有良好的加工性;
(2)相對分子質量分布窄,與聚烯烴相容性好,具有較佳的流動性;
(3)沒有不飽和雙鍵,耐候性優于其它彈性體;
(4)較強的剪切敏感性和熔體強度,可實現高擠出,提高產量;
(5)良好的流動性可改善填料的分散效果,同時亦可提高制品的熔接痕強度。
2.POE的性能特點
POE采用溶液法聚合工藝生產的,其中聚乙烯鏈結晶區(樹脂相)起物理交聯點的作用,一定量的辛烯的引入削弱了聚乙烯鏈的結晶區,形成了呈現橡膠彈性的無定型區(橡膠相)。聚合物的微觀結構決定其宏觀性能,與傳統聚合方法制備的聚合物相比,一方面它有很窄的相對分子質量分布和短支鏈,因而具有優異的物理機械性能(高彈性、高強度、高伸長率)和良好的低溫性能;又由于其分子鏈是飽和的,所含叔碳原子相對較少,因而具有優異的耐熱老化和抗紫外線性能;窄的相對分子質量分布使材料在注射和擠出過程中不易產生撓曲。另一方面,限定幾何構型催化劑技術(CGCT)可以控制在聚合物線型短支鏈支化結構中引入長支鏈,從而改善了聚合物的加工流變性能,還可以提高材料的透明度。
POE分子結構的特殊性賦予了其優異的力學性能、流變性能和抗紫外線性能。此外,它還具有和聚烯烴親和性好、低溫韌性好、性能價格比高等優點,因而被廣泛應用于塑料改性,這種新材料的出現引起了全世界塑料和橡膠工業界的強烈關注,也為聚合物的改性和加工帶來了一個全新的理念。
POE與EPDM比較
EPDM分子主鏈為飽和結構故呈現出卓越的耐候性、耐臭氧性及化學穩定性。EPDM憑借這些優異性能已成為高分子領域不可缺少的材料。雖然EPDM對聚丙烯(PP)有良好的增韌效果,但EPDM價格高,碎膠有一定的困難,流動性也不太理想;而采用美國DOW化學公司利用茂金屬催化劑催化乙烯與辛烯原位聚合獲得的POE作為PP的抗沖擊改性劑,材料的耐熱溫度提高,永久變形減小,拉伸強度、撕裂強度等主要的力學性能都有很大程度的提高。
POE的分子主鏈結構與EPDM類似,也為飽和結構。由于采用了限定幾何構型技術,可人為地控制POE的分子支鏈;茂金屬催化劑使得POE又具有窄的相對分子質量分布。因而,POE具有EPDM優異的性能,同時某些性能超過了EPDM,在將來,POE可作為EPDM的替代材料使用。
POE用作PP的抗沖擊改性劑,與傳統使用的EPDM相比,有明顯的優勢:
(1)粒狀POE易與粒狀的PP混合,省去塊狀EPDM復雜的造粒或預混工序;
(2)POE與PP有更好的混合分散效果,與EPDM相比,共混物的相態更為細微化,因而使抗沖擊性得以提高;
(3)采用一般橡膠作為PP的抗沖擊改性劑,在提高沖擊強度的同時,降低了產品屈服強度,而使用POE在增韌的同時,仍可保持較高的屈服強度及流動性。
POE在PP改性中的應用
PP具有密度小、拉伸強度高、硬度高、屈服強度較高、熱變形溫度高等優點,且易加工,價格低廉,廣泛應用于各個領域。但PP材料缺口沖擊強度低,低溫脆性尤為突出,使其應用受到限制,通過與彈性體共混來改善PP沖擊性能是目前最廣泛采用的方法。為優化PP性能,國內外都進行了大量的PP增韌改性研究,在多相共聚和共混改性方面取得了突破性進展。相比而言,共混改性簡單易行,倍受青睞。
PP常采用的沖擊改性材料有EPR、EPDM、LDPE、EVA、SEBS、POE、聚丁二烯-1、丁苯膠、順丁膠等。其中以EPDM、LDPE、POE及SEBS最常用,加入量一般為10%左右。POE以優異的性能以及與聚烯烴良好的親和性,與PP組成的POE/PP體系,廣泛應用于汽車工業。
POE增韌PP機理
塑料共混彈性體有幾種增韌機理,POE對PP增韌改性符合銀紋-剪切帶機理:脆性基體內加入彈性體后,在外來沖擊力作用下,彈性體可引發大量銀紋,而基體則產生剪切屈服,主要靠銀紋、剪切帶吸收能量。
具體過程為:產生銀紋進一步發展并將終止于另一彈性體或剪切帶;同時銀紋與銀紋、銀紋與剪切帶之間相互作用;如銀紋與銀紋相遇時,會使銀紋轉向或支化;銀紋前峰處的應力集中,可以誘發新的剪切帶。所有這些作用,都會大大緩解材料的沖擊破壞過程,并增加破壞過程的能量,從而提高材料韌性。
結語
茂金屬POE具有良好的力學性能和加工性能,既有塑料的熱塑性,又有橡膠的彈性,且與聚烯烴有良好的親和性,是聚烯烴樹脂有效的抗沖擊改性劑。隨著研究的深入和工業化進展,POE在聚丙烯共混改性中的應用將會越來越廣泛。
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