資料HDE增韌改性機理ppt課件

1、HDPEHDPE的增韌改性的增韌改性王首培王首培 王利利王利利 王王 敬敬 鄭海燕鄭海燕 HDPE的增韌改性的增韌改性HDPE的簡介的簡介HDPE的改性方法的改性方法HDPE的改性方法的評價的改性方法的評價HDPE的簡介的簡介高密度聚乙烯高密度聚乙烯HDPE 又稱低壓聚乙又稱低壓聚乙烯烯)是重要的五大通用塑料之一，具有是重要的五大通用塑料之一，具有無毒價廉、質(zhì)輕、優(yōu)良的耐濕性、良無毒價廉、質(zhì)輕、優(yōu)良的耐濕性、良好的化學穩(wěn)定性和易成型加工等特點，好的化學穩(wěn)定性和易成型加工等特點，被廣泛運用于食品、汽車、化工等領(lǐng)被廣泛運用于食品、汽車、化工等領(lǐng)域。但域。但HDPE 制品的韌性不夠高、硬制品的韌性不

2、夠高、硬度低、環(huán)境應力開裂性能差等問題抑度低、環(huán)境應力開裂性能差等問題抑制了其運用領(lǐng)域的拓展。為提高制了其運用領(lǐng)域的拓展。為提高HDPE的運用價值，擴展其運用領(lǐng)域，的運用價值，擴展其運用領(lǐng)域，對其進展加強增韌改性以作為工程塑對其進展加強增韌改性以作為工程塑料運用不斷是國內(nèi)外高分子資料科學料運用不斷是國內(nèi)外高分子資料科學與工程研討的熱點之一與工程研討的熱點之一 。HDPE的改性方法的改性方法彈性體或和或韌性好模量低的樹脂簡單共混添加增溶劑剛性粒子增韌有機剛性粒子增韌無機剛性粒子增韌剛性粒子復合增韌剛性粒子與彈性體并用增韌彈性體和/或韌性好模量低的樹脂增韌1.簡單共混1.1HDPE與彈性體共混 彈

3、性體是具有低的外表張力、較強的極性、具有突出的增韌作用。主要的增韌體系有:HDPE/EPDM(三元乙丙橡膠)、HDPE/EOR(乙烯一辛烯共聚物)、HDPE/NBR(丁腈橡膠)、HDPE/SBR(丁苯橡膠)、HDPE/IIR(丁基橡膠)、HDPE/硫化膠粉、HDPE/廢膠粉、HDPE/SBS (苯乙烯一丁二烯三嵌段共聚物)等。彈性體和彈性體和/或韌性好模量低的樹脂增韌或韌性好模量低的樹脂增韌 研討闡明，研討闡明，HDPENBR共混物的沖擊斷共混物的沖擊斷面呈平行陳列的絲狀構(gòu)造，可以為是試樣斷面呈平行陳列的絲狀構(gòu)造，可以為是試樣斷裂時銀紋擴展為裂紋留下的痕跡，裂時銀紋擴展為裂紋留下的痕跡，NBR

4、以微以微細構(gòu)造分散于細構(gòu)造分散于HDPE中，當受力后能引發(fā)大量中，當受力后能引發(fā)大量銀紋，使共混物顯示高的沖擊性能。銀紋，使共混物顯示高的沖擊性能。1.2HDPE與韌性好模量低的樹脂共混與韌性好模量低的樹脂共混 HDPE/LLDPE(線型低密度聚乙烯線型低密度聚乙烯)、HDPE/CPE(氯化聚乙烯氯化聚乙烯)、HDPE/EVA(乙烯乙烯一醋酸乙烯共聚物一醋酸乙烯共聚物) 、HDPE/mPE(茂金屬聚茂金屬聚乙烯乙烯)、HDPE/PVA(聚乙烯醇聚乙烯醇)短纖維共混體短纖維共混體系等。系等。2 添加增容劑添加增容劑 進展增韌改性時，提高基進展增韌改性時，提高基體與彈性體的相容性和兩相體與彈性體的

5、相容性和兩相之間的粘結(jié)強度，穩(wěn)定分散之間的粘結(jié)強度，穩(wěn)定分散相是必需面臨的問題，添加相是必需面臨的問題，添加增容劑可很好的改善這一問增容劑可很好的改善這一問題題 題。李愛英等人研討的題。李愛英等人研討的HDPENBR體系，以體系，以HDPE一一g一一MA為增容劑，為增容劑，顯著降低了共混物組分間的顯著降低了共混物組分間的界面張力，大大提高了兩相界面張力，大大提高了兩相之間的粘合強度，穩(wěn)定了分之間的粘合強度，穩(wěn)定了分散相，抑制了顆粒的聚結(jié)，散相，抑制了顆粒的聚結(jié)，減小了分散相的尺寸。當減小了分散相的尺寸。當HDPENBRHDPE一一g一一MA=75/25/10時，沖擊性能時，沖擊性能最好，沖擊強

6、度從最好，沖擊強度從HDPE的的約約60J/m2 提高至將提高至將800J/m2，是，是HDPE的的13.3倍倍. 彈性體和彈性體和/或韌性好模量低的樹脂增韌或韌性好模量低的樹脂增韌利用紫外線輻射也可提高基體利用紫外線輻射也可提高基體的增容作用。空氣中經(jīng)紫外輻的增容作用?？諝庵薪?jīng)紫外輻照照后，后，HDPE分子鏈上引入了一分子鏈上引入了一C(C=O)CH3，一，一CH2C(=O)CH2一，一一，一C(=O)O一等含氧官能團，實現(xiàn)了一等含氧官能團，實現(xiàn)了HDPE的官能化。使的官能化。使HDPE分分子量下降、熔點降低、結(jié)晶度子量下降、熔點降低、結(jié)晶度增大并產(chǎn)生凝膠。隨環(huán)境溫度增大并產(chǎn)生凝膠。隨環(huán)境溫

7、度提高，提高，HDPE官能化速度加快。官能化速度加快。但過度紫外輻照的但過度紫外輻照的HDPE對對HDPE中中VA體系的增容效果并體系的增容效果并不好，反而引起共混物的缺口不好，反而引起共混物的缺口沖擊強度下降沖擊強度下降.剛性粒子增韌剛性粒子增韌 普通而言，剛性粒子增韌塑料應具備以下普通而言，剛性粒子增韌塑料應具備以下根本條件根本條件:(l)被增韌基體本身應具有一定的韌被增韌基體本身應具有一定的韌性?；w的韌性使得它在共混合金受力時易于性?；w的韌性使得它在共混合金受力時易于屈服形變，產(chǎn)生對剛性粒子的凈壓力，并使其屈服形變，產(chǎn)生對剛性粒子的凈壓力，并使其發(fā)生塑性形變以吸收更多的沖擊能量。發(fā)生

8、塑性形變以吸收更多的沖擊能量。(2)剛剛性粒子與基體之間要有良好的界面粘接，界面性粒子與基體之間要有良好的界面粘接，界面粘接的好壞與粒子的冷拉有直接影響。粘接的好壞與粒子的冷拉有直接影響。(3)剛剛性粒子粒徑要小，濃度要到達一定值才干增韌。性粒子粒徑要小，濃度要到達一定值才干增韌。2.1有機剛性粒子增韌有機剛性粒子增韌常見的有機剛性粒子增韌常見的有機剛性粒子增韌HDPE有有:HDPE/PC(聚碳酸酯聚碳酸酯)、HDPE/PP(聚丙烯聚丙烯)、HDPE/As(丙烯睛一苯乙烯共聚物丙烯睛一苯乙烯共聚物)、HDPE/Ps(聚苯乙烯聚苯乙烯)、HDPE/PET(聚對苯二聚對苯二甲酸乙二醇酯甲酸乙二醇酯

9、)、HDPE/PA6(尼龍尼龍6)等共混體等共混體系。系。剛性粒子增韌剛性粒子增韌 添加增容劑能很好的提高增韌效果。秀添加增容劑能很好的提高增韌效果。秀萍卿等人在萍卿等人在HDPE/As共混體系中參與一定共混體系中參與一定量的氯化聚乙烯接枝量的氯化聚乙烯接枝(丙烯睛一苯乙烯丙烯睛一苯乙烯)共聚共聚物物(CPE一一g一一S)作為相容劑作為相容劑.另外還可以用紫外線輻射，電子束輻照，另外還可以用紫外線輻射，電子束輻照，射線輻照。射線輻照。2.2無機剛性粒子增韌無機剛性粒子增韌 無機剛性粒子有很多，常見的有碳酸鈣，無機剛性粒子有很多，常見的有碳酸鈣，硅灰石，高嶺土，水鎂石，蒙脫土，方解石，硅灰石，高

10、嶺土，水鎂石，蒙脫土，方解石，碳納米管等。最常用的是碳酸鈣。為了提高碳納米管等。最常用的是碳酸鈣。為了提高填料與基體的相容性和界面粘接強度，需對填料與基體的相容性和界面粘接強度，需對碳酸鈣進展外表處置。碳酸鈣進展外表處置。用偶聯(lián)劑活化用聚合物活化用有機物活化1.用偶聯(lián)劑活化用偶聯(lián)劑活化 偶聯(lián)劑是一種添加無機物與有機聚合物之間偶聯(lián)劑是一種添加無機物與有機聚合物之間親和力，且具有兩性構(gòu)造的物質(zhì)，偶聯(lián)劑在無機親和力，且具有兩性構(gòu)造的物質(zhì)，偶聯(lián)劑在無機物和聚合物之間經(jīng)過物理的纏繞，或進展某種化物和聚合物之間經(jīng)過物理的纏繞，或進展某種化學反響，構(gòu)成結(jié)實的化學鍵，從而使兩種性質(zhì)大學反響，構(gòu)成結(jié)實的化學鍵，

11、從而使兩種性質(zhì)大不一樣資料嚴密結(jié)合起來。用于活化碳酸鈣粉體不一樣資料嚴密結(jié)合起來。用于活化碳酸鈣粉體常見的偶聯(lián)劑有鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和常見的偶聯(lián)劑有鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑等。硅烷偶聯(lián)劑等。剛性粒子增韌剛性粒子增韌進一步的研討闡明，假設(shè)在體系中加非反響性進一步的研討闡明，假設(shè)在體系中加非反響性助偶聯(lián)劑，助偶聯(lián)劑，-改性石蠟改性石蠟NR)，NR會與各種偶聯(lián)會與各種偶聯(lián)劑的長鏈末端經(jīng)過分子間力的作用產(chǎn)生良好的劑的長鏈末端經(jīng)過分子間力的作用產(chǎn)生良好的相容性，使相容性，使NR傾向于分布在碳酸鈣與傾向于分布在碳酸鈣與HDPE基基體之間的界面處，從而使體之間的界面處，從而使NR取代偶

12、聯(lián)劑與取代偶聯(lián)劑與HDPE基體發(fā)生作用，構(gòu)成一種新的相界面，基體發(fā)生作用，構(gòu)成一種新的相界面，由于這兩相界面的構(gòu)成，一方面改善了碳酸鈣由于這兩相界面的構(gòu)成，一方面改善了碳酸鈣與與HDPE之間的界面粘結(jié)形狀，另一方面增大之間的界面粘結(jié)形狀，另一方面增大了碳酸鈣與了碳酸鈣與HDPE間力學作用層的厚度，使資間力學作用層的厚度，使資料在堅持較好的綜合性能的同時，沖擊韌性得料在堅持較好的綜合性能的同時，沖擊韌性得到大幅度提高。改性通常是將蠟進展化學改到大幅度提高。改性通常是將蠟進展化學改性，改動其理化性質(zhì)。由于引進了極性基團，性，改動其理化性質(zhì)。由于引進了極性基團，蠟的外表性質(zhì)發(fā)生了變化，其乳化勝、溶解

13、性、蠟的外表性質(zhì)發(fā)生了變化，其乳化勝、溶解性、阻燃性、光滑性、顏料分散性、親和性和吸油阻燃性、光滑性、顏料分散性、親和性和吸油性都從根本上得到了改善，擴展了蠟的運用范性都從根本上得到了改善，擴展了蠟的運用范圍圍 剛性粒子增韌剛性粒子增韌1.2有機物活化碳酸鈣改性高密度聚乙烯有機物活化碳酸鈣改性高密度聚乙烯 用于改性碳酸鈣粉體常見的有機物有脂肪用于改性碳酸鈣粉體常見的有機物有脂肪酸鹽、硬酯酸等，這類有機物分子構(gòu)造酸鹽、硬酯酸等，這類有機物分子構(gòu)造一端是親水性基團，如羥基和碳酸鈣分子之一端是親水性基團，如羥基和碳酸鈣分子之間進展化學結(jié)合，構(gòu)成單分子活性層，在此間進展化學結(jié)合，構(gòu)成單分子活性層，在此

14、活性層上由于脂肪酸的親油性基團，可防止活性層上由于脂肪酸的親油性基團，可防止碳酸鈣分子之間聚會，提高分散程度；而分碳酸鈣分子之間聚會，提高分散程度；而分子的另外一端那么是長鏈烷基，與聚合物分子的另外一端那么是長鏈烷基，與聚合物分子類似，具有一定的相容性。子類似，具有一定的相容性。1.3聚合物活化碳酸鈣改性高密度聚乙烯聚合物活化碳酸鈣改性高密度聚乙烯 聚合物外表處置可分為反響性纖維素外表聚合物外表處置可分為反響性纖維素外表處置和接枝聚合物外表處置兩種。處置和接枝聚合物外表處置兩種。經(jīng)過界面改性，制備以經(jīng)過界面改性，制備以CaCO3為核，馬來酸為核，馬來酸酐接枝乙烯酐接枝乙烯-辛烯共聚物性體辛烯共

15、聚物性體(POEg)為殼的高為殼的高密度聚乙烯密度聚乙烯(HDPEg)彈性體彈性體(POECaCO3)的三元復合資料，由于的三元復合資料，由于“核核-殼構(gòu)造的構(gòu)成，殼構(gòu)造的構(gòu)成，彈性體和彈性體和CaCO3表現(xiàn)出協(xié)同的增韌作用，同表現(xiàn)出協(xié)同的增韌作用，同未經(jīng)外表處置的未經(jīng)外表處置的CaCO3復合資料相比，在一復合資料相比，在一樣的樣的CaCO3含量的情況下，外表處置的含量的情況下，外表處置的CaCO3由于與彈性體構(gòu)成更強的界面粘結(jié)，由于與彈性體構(gòu)成更強的界面粘結(jié)，使得三元復合資料的使得三元復合資料的“脆脆-韌轉(zhuǎn)變發(fā)生在較韌轉(zhuǎn)變發(fā)生在較低的彈性體含量低的彈性體含量3剛性粒子復合填充剛性粒子復合填充

16、HDPE 用滑石粉和碳酸鈣與用滑石粉和碳酸鈣與HDPE共復合時，可以同時發(fā)揚片狀共復合時，可以同時發(fā)揚片狀滑石粉的加強作用和近球狀碳酸鈣的增韌作用，得到綜合力滑石粉的加強作用和近球狀碳酸鈣的增韌作用，得到綜合力學性能較好的復合資料。學性能較好的復合資料。其他方法增韌其他方法增韌HDPE Ravi S研討退火處置的研討退火處置的HDPE的沖擊破壞行為，結(jié)果闡明退的沖擊破壞行為，結(jié)果闡明退火處置添加了火處置添加了HDPE的斷裂能，這是由于處置后加強了破壞時的斷裂能，這是由于處置后加強了破壞時能量的傳播。退火時間越長，微纖狀形狀構(gòu)造越呈韌性破壞。能量的傳播。退火時間越長，微纖狀形狀構(gòu)造越呈韌性破壞。

17、形狀構(gòu)造的研討闡明，退火的形狀構(gòu)造的研討闡明，退火的HDPE韌性添加是由于資料在動韌性添加是由于資料在動態(tài)應力作用下發(fā)生屈服時出現(xiàn)微孔，微孔的生長促使微纖狀態(tài)應力作用下發(fā)生屈服時出現(xiàn)微孔，微孔的生長促使微纖狀構(gòu)造的形變，使其能吸收大量能量。構(gòu)造的形變，使其能吸收大量能量。HDPE增韌改性尚待處理的問題增韌改性尚待處理的問題 用彈性體增韌：其一，用彈性體增韌：其一，HDPE是一類非極性結(jié)晶性聚合物，是一類非極性結(jié)晶性聚合物，通常情況下易構(gòu)成結(jié)晶聚合物，與彈性體的相容性差，相界通常情況下易構(gòu)成結(jié)晶聚合物，與彈性體的相容性差，相界面結(jié)合力小，易發(fā)生界面脫粘面結(jié)合力小，易發(fā)生界面脫粘;其二彈性體作為分散相，未適其二彈性體作為分散相，未適度交聯(lián)，外力作用下易發(fā)生分子間滑脫而產(chǎn)生度交聯(lián)，外力作用下易發(fā)生分子間滑脫而產(chǎn)生“空化空化;其三，其三，欲呈現(xiàn)高的沖擊強度，必需加大彈性體的質(zhì)量分數(shù)，使增韌欲呈現(xiàn)高的沖擊強度，必需加大彈性體的質(zhì)量分數(shù)，使增韌HDPE中剛性低的成分太多。中剛性低的成分太多。采用剛性粒子增韌或者彈性體與剛性粒子并用增