王恩月++江水青++徐培楠++劉文清++李茹

摘 要：研究低倍發(fā)泡聚丙烯材料與未發(fā)泡聚丙烯材料相比，具有輕量、高比強(qiáng)度、力學(xué)性能優(yōu)異、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在包裝行業(yè)、建筑行業(yè)、家電、汽車及航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，成為繼PS、PE發(fā)泡材料之后21世紀(jì)最具潛力的新型發(fā)泡材料。該文選用低倍發(fā)泡母粒與聚丙烯樹脂混合后，采用注塑成型的方法制備發(fā)泡聚丙烯材料，并通過電子天平秤、電子簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)、拉伸性能測(cè)試儀等研究發(fā)泡聚丙烯材料力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：低倍 聚丙烯 發(fā)泡 力學(xué)性能

中圖分類號(hào)：TQ325.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（c）-0076-02

發(fā)泡劑就是使對(duì)象聚合物成孔的物質(zhì)，它可分為化學(xué)發(fā)泡劑和物理發(fā)泡劑和表面活性劑三大類。普通發(fā)泡劑在加工泡沫塑料時(shí)存在分散性差，粉塵飛揚(yáng)、計(jì)量不準(zhǔn)等陷，因此，工業(yè)生產(chǎn)中常采用改性發(fā)泡劑來(lái)提高加工性能，即將發(fā)泡劑制成發(fā)泡母粒用于生產(chǎn)泡沫塑料制品，將聚合物基體、載體樹脂、發(fā)泡劑、分散劑、發(fā)泡助劑、加工助劑等配制成高濃度分散體，用雙螺桿擠出機(jī)加工成發(fā)泡毋粒。發(fā)泡母粒一般用于工程塑料、通用性塑料不僅簡(jiǎn)化泡沫塑料制品生產(chǎn)工藝，而且具有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)省原料，減少對(duì)設(shè)備的磨損，提高生產(chǎn)效率，減輕制品質(zhì)量、提高制品剛度和尺寸精度、防止縮孔與變形等。目前發(fā)泡母粒的廣泛使用，以推動(dòng)泡沫塑料工業(yè)的迅速發(fā)展起了很大的作用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原料及試劑

聚丙烯（PP）：PPH-ED-045-012-2，中國(guó)石化金陵石化公司產(chǎn)品。

填充料：青島海爾新材料有限公司。

發(fā)泡母粒：自制。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

注塑機(jī)：SSF900-2寧波雙盛注塑機(jī)廠。

雙螺桿擠出機(jī)：SHJ-20南京杰恩特機(jī)電有限公司。

拉伸性能測(cè)試儀：深圳市瑞格爾儀器有限公司。

電子簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)：XJJD-50承德市金建檢測(cè)有限公司。

高速混合機(jī)：SHR張家港市華林機(jī)械廠。

電子天平秤：SPS401F西杰天平儀器有限公司。

1.3 發(fā)泡聚丙烯的配方與制備工藝

（1）制備發(fā)泡母粒。

（2）制備低倍發(fā)泡聚丙烯母粒。

制備低倍發(fā)泡聚丙烯材料工藝如圖1所示。

表2是加人不同量PP和發(fā)泡母粒（重量百分?jǐn)?shù)）的12個(gè)配方，以PP總量為基數(shù)。

1.4 試樣的分析、觀察與性能檢測(cè)

用拉伸性能測(cè)試儀測(cè)試測(cè)試靜態(tài)物理力學(xué)性能并分析研究。

沖擊強(qiáng)度是在沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣規(guī)格120 mm×10 mm×15 mm斷裂截面尺寸為90。

2 性能分析

2.1 PP制品的力學(xué)性能

如圖2所示PP的力學(xué)性能有上下的波動(dòng)，有可能是測(cè)試件在加工過程中溫度、壓力或分子鏈分布情況造成的，但從圖2中可以讀出上下波動(dòng)不大、不形象對(duì)力學(xué)性能的評(píng)估和對(duì)比。

2.2 PP/發(fā)泡母粒共混體系的力學(xué)性能

聚合物發(fā)泡材料是以樹脂為基體而其內(nèi)部具有無(wú)數(shù)氣泡的材料，可視為以氣體為填料的復(fù)合材料。發(fā)泡劑母粒用于通用塑料、工程塑料中具有減輕制品重量、提高制品剛度，防止縮孔與變形、提高制品尺寸精度等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)泡聚丙烯（PP）具有良好的熱穩(wěn)定性，最高使用溫度可達(dá)130 ℃，優(yōu)異的耐應(yīng)力開裂性及高溫尺寸穩(wěn)定性，較高的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度以及優(yōu)異的微波適應(yīng)性。

在PP進(jìn)行發(fā)泡時(shí)，共混體系中的另外一相會(huì)影響PP的結(jié)晶形態(tài)和發(fā)泡劑在共混物中的溶解度和擴(kuò)散性，進(jìn)而獲得細(xì)密而均一的泡沫結(jié)構(gòu)。

圖2為不同份數(shù)的發(fā)泡劑與PP力學(xué)性能的影響圖。在圖中隨著發(fā)泡劑份數(shù)的逐漸增加，共混體系的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升再將低的現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)泡劑的份數(shù)達(dá)到5份時(shí)，共混體系的抗拉強(qiáng)度高峰值，發(fā)泡母粒與PP共混后，拉伸過程中會(huì)產(chǎn)生銀紋，材料呈塑性變形，高分子鏈沿應(yīng)力方向取向并吸收能量。

從圖2中可以看出共混體系的沖擊強(qiáng)度呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)。粒子在受到?jīng)_擊時(shí)會(huì)使樹脂產(chǎn)生銀紋化現(xiàn)象，消耗大量的沖擊功。粒子在樹脂中分散均勻，產(chǎn)生的銀紋較多，能夠吸收較大的沖擊能；反之，粒子容易團(tuán)聚，材料的沖擊強(qiáng)度反而下降。

由圖3所示，PP與發(fā)泡母粒所得制品在力學(xué)性能上下波動(dòng)趨勢(shì)不大，在一定的場(chǎng)合不會(huì)影響制品的正常的使用。圖中兩種制品的質(zhì)量，波動(dòng)趨勢(shì)相對(duì)于制品件的質(zhì)量有很大的波動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

低倍發(fā)泡母粒加入制品后，對(duì)其制品的力學(xué)性能并沒有多大的影響，反而使其重量下降，對(duì)一些高檔產(chǎn)品場(chǎng)合和特殊要求的場(chǎng)合具有非凡的意義，而據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)在這些場(chǎng)合低倍發(fā)泡母粒的使用情況并不明顯，缺少對(duì)低倍發(fā)泡母粒的認(rèn)識(shí)和重視，希望加大對(duì)發(fā)泡母粒的進(jìn)一步研究和對(duì)市場(chǎng)的推廣。

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