PE加入PP後效果驚人

PE (聚乙烯)和 PP (聚丙烯)原料生產工藝比較相似,產品都可以用來做塑料薄膜、注塑產品、塑料管材等,很多情況下我們發現兩種原料在性質及用途上有很大的相似性。但事實上,聚丙烯原料和聚乙烯原料在運用上還是有很多不同點的,小編給您來分析聚丙烯和聚乙烯的性能特點,探討二者不同比例混合後材料性能的差異。

PE加入PP後效果驚人

PP(聚丙烯)

PP 和 PE 性能差異

從耐熱角度來分析,聚丙烯的耐熱性要高於聚乙烯,通常情況下,聚丙烯的熔融溫度比聚乙烯高出約 40%-50%,約為 160-170℃,所以製品能在 100℃以上溫度進行消毒滅菌,在不受外力的條件下,150℃也不變形。在生活中我們會發現“5”號聚丙烯餐盒常被用於微波爐中加熱食品(微波爐加熱的一般溫度在 100-140℃),而聚乙烯因耐熱性差是不可以作為微波爐用塑料的,包括餐盒、保鮮膜。同樣,在普通包裝膜領域,聚乙烯的包裝袋更適合於在 90℃以下使用,而聚丙烯包裝袋在相對高的溫度下使用也是可以的。從剛性、拉伸強度角度分析,聚丙烯主要特點是密度小,力學性能優於聚乙烯,並有很突出的剛性,例如目前聚丙烯已經逐漸展開了與工程塑料(PA/PC)的競爭,廣泛運用於電子電器、汽車領域。同時由於聚丙烯拉伸強度高,進而抗彎曲性好,被稱為“百折膠”,對摺彎曲 100 萬次被彎處不變白,這也為我們辨別聚丙烯製品提供了線索,同時成為製品再回收分類的隱性標誌。

從耐低溫角度來分析,聚丙烯耐低溫性弱於聚乙烯,0℃時的抗衝擊強度只有 20℃時的一半,而聚乙烯脆性溫度一般可達 -50℃以下;並隨相對分子質量的增大,最低可達 -140℃。因此如果製品需要在低溫環境中使用,還是要儘量選擇聚乙烯作為原材料。一般冷藏食品所用托盤都是由聚乙烯原料製作。

從耐老化角度來看,聚丙烯的耐老化性要弱於聚乙烯,聚丙烯的結構和聚乙烯類似,但是由於其存在一個甲基構成的側支鏈,所以更易在紫外光和熱能作用下氧化降解。在日常生活中最常見的容易老化的聚丙烯製品就是編織袋,長時間在太陽下照射編織袋很容易破裂。事實上,聚乙烯耐老化性雖然高於聚丙烯,但是相較於其他原料,它的這種性能也不是非常突出,因為在聚乙烯分子中含有少量雙鍵和醚鍵,其耐候性不好,日曬、雨淋也會引起老化。

從柔韌性角度來分析,聚丙烯雖然強度較高,但是柔韌性較差,技術角度講也就是抗衝擊性能差。所以在用來做膜產品的時候,它的應用領域與聚乙烯的應用領域還是有差別的,聚丙烯薄膜更多的用作表面包裝的印刷。而在管材方面,也很少用簡單的聚丙烯進行生產,需要用到交聯聚丙烯,也就是常見的 PPR 管。因為普通聚丙烯抗衝擊性較差,容易破裂,所以在實際應用在要加入抗衝擊改性劑,在保險桿等應用中都要使用助劑來改善抗衝擊性。

PP 和 PE 共混性能

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 LLDPE 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。

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,直接注射方式所得的試樣衝擊性能最差。由於注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。

PE加入PP後效果驚人

顯微鏡下的PE(聚乙烯)

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,呈典型的脆斷特徵;當 LLDPE 質量分數超過 50%時,材料斷面表現為韌性斷裂特徵,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。

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 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。

聲明:本圖文內容來源於公開資料或者互聯網,轉載的目的在於傳遞更多信息及用於網絡分享,若您發現圖文內容(包含文字、圖片、表格等)等對您的知識產權或者其他合法權益造成侵犯,請及時與我們取得聯繫 [email protected]


分享到:


相關文章: