PE種類對共混體系衝擊性能的影響
不同類型的PE都可以改善PP的室溫衝擊強度,但差異十分明顯。
對於PP/HDPE共混物,當HDPE質量分數低於60%時,共混物強度基本不變;當HDPE質量分數高於60%時,共混物的衝擊強度才有所增加。
對於PP/LDPE共混物,也只有當LDPE質量分數高於60%時,其衝擊強度才有較大幅度的提高。
而對於PP/LLDPE共混物,當LDPE質量分數大於40%時,其衝擊強度就有明顯提高。當LLDPE質量分數達到70%時,共混物衝擊強度為37.5kJ/m2,可達到純PP衝擊強度的20倍,是同樣用量的PP/HDPE和PP/LDPE共混物的10倍和4倍。
低溫(-18℃)下,三種PE對PP韌性的改善變化趨勢與常溫時一致,還是LLDPE對PP的增韌效果最好。當PP/LLDPE質量比為30/70時,共混體系的衝擊強度為23.2kJ/m2,是純PP的20倍,而在同樣條件下PP/HDPE、PP/LDPE共混體系的衝擊強度僅為5kJ/m2左右。這進一步說明在達到相同衝擊強度時,LLDPE的用量最少,即意味著可以更多地保持PP的剛性;而在相同用量時,LLDPE改性的PP的衝擊強度最好,這又使材料獲得了更優異的韌性。
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混煉方式對增韌效果的影響
採用雙螺桿擠出機混煉的試樣衝擊強度最高,直接註射方式所得的試樣衝擊性能最差。由於註射機螺桿的有效長度小於擠出機,剪切混煉作用小,效果當然很差。在不同混煉方式下,材料的衝擊性能表現出的規律一致,即LLDPE質量分數從40%開始,隨著LLDPE用量增加,其衝擊強度大幅度上升;表明混煉方式對共混體系衝擊性能有影響,但規律不變。
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PP/LLDPE共混的內部結構
當LLDPE質量分數小於50%時,共混體系衝擊斷面光滑平整,呈典型的脆斷特征;當LLDPE質量分數超過50%時,材料斷面表現為韌性斷裂特征,出現絲狀體,斷面凹凸不平,有撕扯痕跡,且兩相界面趨於模糊,此時,材料的屈服強度迅速上升;而當LLDPE用量增加至70%時,可以清楚地看到PP相互交織成網,因此,材料在宏觀上具有很高的衝擊強度。
純PP球晶的尺寸很大,球晶之間的界面清晰,所以PP的衝擊性能極差。相比之下,LLDPE的晶體非常細小,晶體之間的界面也十分模糊,所以其衝擊性能很好。
PP和LLDPE結晶形態的差異是因為兩者的結晶速率不同引起的:PP的結晶速率較慢(3.3X102nm/s),晶體生長較大,晶體間的連接少,故晶間界面分明;而LLDPE的結晶速率非常快(8.3X102nm/S),晶體細小,晶體間的連接也較多,因而晶間界面模糊不清。
當LLDPE加人PP後,可以明顯觀察到PP球晶尺寸的減小,晶體間界面變得模糊,有利於改善材料的衝擊性能。LLDPE用量增加,PP球晶進一步減小,當LLDPE質量分數達到70%時,PP晶體巳經被分割成碎晶,晶體間界面完全消失,與LLDPE混雜在一起,難以分辨,因此,共混體系的衝擊強度很高,不易被沖斷。這說明,LLDPE的加入細化了PP的球晶,增加了晶體間的連接,這是共混材料韌性改善的又一重要原因。
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LLDPE用量對共混效果的影響
隨LLDPE用量增加,共混體系的屈服應力下降,而斷裂伸長率逐漸增加,並呈良好的線性關係。隨著LLDPE用量的增加,共混材料的維卡軟化點下降。當LLDPE質量分數為40%- 60%時,共混材料的維卡軟化點仍接近120度。隨著LLDPE用量的增加,材料的衝擊強度增加,而拉伸屈服強度、拉伸模量、維卡軟化點降低。
在以LLDPE為主的體系中,當材料受到衝擊作用時,除LLDPE相消耗大量能量,提高材料韌性外,還由於LLDPE對PP球晶的插入、分割和細化,使PP晶體尺寸減小,晶體間連接增多,從而提高了材料的衝擊強度。PP/LLDPE共混體系中,當LL-DPE質量分數為40%- 70%時,共混物逐漸形成互穿網絡結構具有剛而韌的特性。
文章來源:鏈塑網