怎么样提高PP（聚丙烯）的硬度？有什么助剂？

2025-01-01 10:35:32

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回答1：

弹性体增韧塑料体系，是以弹性体为分散相以塑料为连续相的两相共混体系。塑料连续相又称为塑料基体。弹性体可以是橡胶也可以是热塑性弹性体，如EPR、EPDM、BR、POE、SBS等。早期的塑料增韧体系主要采用橡胶作为增韧剂，故称为橡胶增韧塑料体系。20世纪80年代以来，除继续采用橡胶作为增韧剂外，以各种热塑性弹性体作为增韧剂的塑料增韧体系也获得广泛的应用
1 乙丙橡胶（EPR）改性PP
为了改善PP的抗冲性能，人们很早就采用橡胶与PP共混。由于EPR与PP相容性良好，所以成为增韧PP中最常用的橡胶品种。用EPR与PP共混可以改善PP的冲击强度、低温脆性。当EPR含量为20%时，PP/EPR共混物的缺口冲击强度比纯PP高10倍，脆化温度比纯PP下降4倍之多。
2 三元乙丙橡胶（EPDM）改性PP
EPDM对PP的增韧与EPR相似，随着EPDM含量的增加，体系冲击强度有较大的提高。当EPDM含量为20%时，PP/EPDM共混物的缺口冲击强度比纯PP高4倍左右，耐低温性能有所改善。
3 PP/BR共混体系
顺丁橡胶（BR）具有高弹性、良好的低温性能（玻璃化温度为-110℃左右）和耐磨性、耐挠曲性等优良特性。而且它的容度参数与PP相近，实践证明，它们的相容性较好，增韧效果明显。以国产容体指数0.4到0.8g/10min的聚丙烯粉料和国产门尼粘度44的顺丁橡胶按100；15（质量比）共混，所得PP/BR共混物的常温冲击强度比纯PP高6倍，脆化温度下降4倍。同时该共混物比PP、PP/LDPE、PP/EVA等的挤出膨胀比都小，成型后尺寸稳定性较好。
4 PP/SBS 共混体系
SBS 具有高弹性、耐低温性等特点，同时它兼具有硫化橡胶和热塑性的优良性能。研究表明，PP/SBS体系的冲击强度、断裂伸长率随着SBS加入量的增加而逐步提高，SBS含量在10到15份时，共混物的综合力学性能最佳。
5 PP/POE共混体系
聚烯烃弹性体POE是一种饱和的乙烯-辛烯共混物，是通过乙烯、辛烯的原位聚合技术生产的。POE具有非常窄的分子量分布和一定的结晶度。其结构中结晶的乙烯链节作为物理交联点承受载荷，非晶的乙烯和辛烯长链贡献弹性，与EPR、EPDM、SBS相比对PP的增韧效果更为显著，在汽车保险杠、挡板等部件上得到普遍的应用。当POE的百分含量超过15%时，对PP的增韧效果明显提高，且共混体系的模量下降较少。另外，POE对高流动性的PP仍具有良好的增韧效果，而EPDM、EPR对MI超过15g/min的PP没有明显的增韧效果。
改性PP获得良好的冲击性能，除了橡胶类作为改性剂外，还可采用塑料类，如HDPE、LDPE、PVC、PA等作为PP的增韧改性剂也可获得良好的效果

摘要：本文通过分析聚丙烯分子的结晶状况，细叙述了成核的作用、原理以及加入成核剂对聚丙烯性能的影响。

关键词：聚丙烯成核剂性能

聚丙烯具有比重小，拉伸屈服强度、弯曲模量、硬度较高，耐环境应力开裂性好的优点，加之原料来源丰富，价格低廉，非常适合用来注射成型塑料制品。聚丙烯是结晶性聚合物，内部存在着很大球晶，造成聚丙烯的抗冲击强度很低，还会造成制品的后收缩现象严重，严重影响聚丙烯树脂在注塑领域的使用，加入成核剂，生成微晶结构的聚丙烯，对树脂进行改性，实现聚丙烯的高性能化。

一、加入成核剂的原理

1、聚丙烯分子的结晶状况对性能的影响高分子材料进行熔体结晶时，最容易形成多角晶粒、树枝状晶粒和球晶，它的大小对聚合物的力学性能，以及物理和光学性能起重要作用。大的球晶通常使聚合物的断裂伸长和韧性降低。

2、成核剂的原理

聚合物中的杂质对其结晶过程有很大的影响，有些杂质要阻碍结晶，而另一些杂质能够促进结晶，这些能促进结晶的杂质在聚合物的结晶过程中起晶核的作用，成核剂正是这种能够促进结晶的杂质。在聚丙烯中加入成核剂，能够加快结晶速度，形成细小致密的球晶颗粒，使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度，球晶可以比较规整地成长，数目很多，尺寸很小。

二、加入成核剂对产品性能的影响

聚丙烯加入成核剂后，能促进分子的结晶过和和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，这样不但有利于提高产品的抗冲击强度、屈服强度，而且对产品的外观及加工均有一定影响。

1、对拉伸强度的影响

成核剂对聚丙烯拉伸性能的影响（见表-1）

表--1 成核剂对聚丙拉伸强度的影响

添加剂拉伸强度*10N/㎡断裂伸长率 %
无 160 20
苯甲酸镉 178 80
水杨酸铋 201 790
草酸钛 235 850

2、对抗冲击强度的影响

聚丙烯树脂对冲击的敏感度随着大球晶的形成而增加，尺寸较大的球晶可以发生径向开裂，尺寸较小的球晶或微晶有利提高材料的抗冲击强度，据统计，提高的幅度大约在10 %-30 %。

3、增加产品的透明度因为成核剂加入后形成的微晶结构，聚合物的浊度减少，透明度得以提高（见表-2）。

表--2 成核剂加入量与聚丙烯产品浊度的关系

试样材料 4030加入量% 浊度% 与标准样相对浊度%
2mm厚的PP注塑试样 0 40 97
0.05 30 90
0.10 29 88
0.20 29 87

4、成核剂可以提高产品的表面硬度

微晶结构的增加可以增加产品的表面硬度，通过测试3mm厚的聚丙烯注射试样，结果（见表-3）

表--3成核剂加入与聚丙产品硬度关系

4030加入量% 洛氏硬度（ASTMD785）
0 36.0
0.1 48.6

5、加入成核剂可以改善产品的表面光洁度

通过加入成核剂4030可以提高有一定颜料配方的材料的表面光洁度（见表-4）。

表-4 成核剂加入量与聚丙烯产品表面光泽关系

颜料配方 4030加入量% 表面光洁度
<20 <60
1 %3RJ 褐色（Brown41） 0 40 66
0.15 58 74
1 %B(黑色（Black7） 0 44 66
0.15 50 68

6、加入成核剂可缩短注射周期，提高生产郊率

加入成核剂可以明显缩短注射模具的冷却时间，从而减少整个注射周期，有利于提高生产效率。成核剂等温下对聚丙的结晶时间的影响（见表-5）

表-5 不同成核剂浓度聚丙烯等温结晶时间

4030加入量% 115℃ 120℃
均聚物共聚物均聚物共聚物
0 203 247 172 220
0.05 146 195 160 206
0.10 128 186 154 191
0.30
121 181 137 187

7.减少注射产品的后收缩

注射成形制品产出后收缩的原因是因为注射成形时，熔融树脂冷却速度快，分子链来不及结晶就冷却固化了。在聚丙烯熔体中加入成核剂，可以加快结晶速度，形成细小致密的球晶形态。即使注射成形时冷却速度较快，PP依然可以很好的结晶，这样就减少了制品后收缩的程度。

8。对产品光稳定性的影响

在聚丙烯中加入4030等成核剂对产品的光稳定性无任何影响。(见表6)

表-6成核剂对聚丙烯产品光稳定性的影响

材料 4030加入量% 人工气候箱中暴露小时
0.30㎜厚的PP薄膜 0 420
0.15 420

9.对产品长期耐热的影响

成核4030的加入不会影响聚丙烯树脂的耐热性。下表 0.50mm厚的聚丙烯样品放到150c的烘箱中的实验结果。（见表－ 7）

表-7成核剂对聚丙烯产品耐热性的影响

4030加入量% 150℃ 恒温炉
脆裂天数（天）黄色指数0天黄色指数10天
0 15 5.3 11.0
0.15 14 4.9 9.9

结论：综上所述，在聚丙烯中加入成核剂后，促进分子的结晶过程和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，这不但有利用于产品的抗冲击强度、屈服强度、而且可以改善产品的外观，缩短注射周期提高生产率等。随着聚丙烯新产品、新牌号的开发，成核剂将更广泛地应用于聚丙烯新产品开发的各个领域。

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