汽車頂蓋上料的制備及性能研究

汽車頂蓋上料的制備及性能研究

poe是pow化學(xué)公司近年來(lái)開(kāi)發(fā)的以環(huán)己烯為催化劑的親水彈性體。它是由丙烯和苯基以聚合體為原料的。其特點(diǎn)是既有優(yōu)異的韌性,又有良好的加工性,摩爾質(zhì)量分布窄,與聚烯烴相容性好,流動(dòng)好,沒(méi)有不飽和雙鍵,耐候性優(yōu)于其它彈性體,有較強(qiáng)的剪切敏感性和熔體強(qiáng)度,可實(shí)現(xiàn)高速擠出。以往的汽車保險(xiǎn)杠專用料,多采用EPDM作為增韌劑;但隨著POE的出現(xiàn),在汽車保險(xiǎn)杠專用料中有取代EPDM之勢(shì)。本文以POE為增韌劑、以滑石粉為無(wú)機(jī)填料、以PP為基體樹(shù)脂,開(kāi)發(fā)了綜合性能較好的汽車保險(xiǎn)杠專用料。1實(shí)驗(yàn)部分1.1試驗(yàn)試劑和儀器PP:EPF30R,中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司;POE:美國(guó)Dow化學(xué)公司;PP接枝增容劑:青島琴科工程塑料有限公司;滑石粉:1250目,粉料,煙臺(tái)市東方精細(xì)滑石粉廠;助劑:市售。同向高速排氣式雙螺桿混煉擠出機(jī):TE-50型,江蘇科亞化工裝備有限公司制造;LQ冷切粒機(jī):泰州市口岸鑫力橡塑機(jī)械廠;電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī):WDS-10,濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠;擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī):XJUU-50,承德寶華電器有限公司;洛氏硬度計(jì):XHR-150,上海材料試驗(yàn)機(jī)廠。1.2滑石粉表面處理試樣制備工藝流程如下:PP+POE+其它助劑→高速混料→雙螺桿擠出→切?！娓伞⑺茉嚄l→性能測(cè)試→高速混料→雙螺桿擠出→切?！娓伞⑺茉嚄l→性能測(cè)試滑石粉的表面處理:在高速混料機(jī)中將1250目滑石粉高速攪拌、除濕40~50min后,加入定量的硬脂酸鋁,5min后出料備用。1.3測(cè)定總內(nèi)壓機(jī)參數(shù)沖擊強(qiáng)度:按GB/T16420—1998進(jìn)行測(cè)定;彎曲強(qiáng)度:按GB/T9341—1988進(jìn)行測(cè)定;拉伸強(qiáng)度:按GB/T16421—1996進(jìn)行測(cè)定。2結(jié)果與討論2.1poe用量對(duì)共混材料拉伸性能的影響在滑石粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,PP接枝增容劑用量為PP用量的4%條件下,研究POE用量對(duì)共混體系力學(xué)性能的影響。圖1為POE用量對(duì)共混材料沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的影響。由圖1中看出,復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度隨著POE用量的增加而增加,在POE質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到20%左右時(shí)沖擊強(qiáng)度有大幅度提高。這可能因?yàn)镻OE的內(nèi)聚能較低,側(cè)鏈較長(zhǎng),與PP基體的相容性較好。由增韌理論可知,當(dāng)彈性體粒子作為應(yīng)力集中點(diǎn)時(shí)能引發(fā)大量的銀紋與剪切帶,消耗大量的能量;大量銀紋之間應(yīng)力場(chǎng)相互干擾,降低了銀紋端的應(yīng)力,阻礙了銀紋的進(jìn)一步擴(kuò)展,從而有效地終止銀紋。從斷裂機(jī)理分析,可能是由于POE的側(cè)鏈在分子鏈間起到連結(jié)、緩沖、減少銀紋因受力發(fā)展成裂紋的緣故。從圖1還可看出,隨著POE用量的增加,體系的拉伸強(qiáng)度下降。拉伸強(qiáng)度可以用混合法則來(lái)說(shuō)明其變化。在PP/彈性體構(gòu)成的二元體系中,按混合法則,材料的拉伸強(qiáng)度為σ=σpVp-σrVr,其中σ為共混物的拉伸強(qiáng)度;σp,Vp為PP的拉伸強(qiáng)度及其在共混物中的體積分?jǐn)?shù);σr,Vr為彈性體的拉伸強(qiáng)度及其在共混物中的體積分?jǐn)?shù);隨Vr的增大,Vp減少,σ不可避免的從σp趨向于σr。σr遠(yuǎn)低于σp,所以表現(xiàn)出了拉伸強(qiáng)度隨彈性體體積分?jǐn)?shù)增加而下降的趨勢(shì)。圖2為POE用量對(duì)共混體系彎曲強(qiáng)度的影響。由圖2可以看出,隨著POE質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,共混材料的彎曲強(qiáng)度也呈下降趨勢(shì)。這是由于POE為熱塑性彈性體,它的加入使體系的無(wú)定形部分增加,結(jié)晶度下降,導(dǎo)致材料的彎曲強(qiáng)度下降。2.2滑石粉用量對(duì)復(fù)合材料拉伸性能的影響共混材料在含有20%POE,PP接枝增容劑用量為PP用量的4%的條件下,分別加入10%、15%、20%的滑石粉的力學(xué)性能。圖3為滑石粉用量對(duì)混合體系對(duì)沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的影響。由圖3可看出,隨著滑石粉用量的增加,混合體系的沖擊強(qiáng)度降低。因?yàn)殡S著滑石粉用量的增加,分散在基體中的剛性粒子數(shù)目越來(lái)越多,不利于分散,易形成聚集塊,導(dǎo)致材料的脆性增加,韌性降低。從圖3還可看出,填料量小于15%時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度隨滑石粉用量的增加而增加,大于15%時(shí),則反而降低。這主要是由于滑石粉填充量太小,分散濃度太低,吸收外應(yīng)力的主體是PP基體,不能起到明顯的增強(qiáng)增韌作用;填充量較大時(shí),粒子間過(guò)于相互接近,因有限的基體不足以包裹所有的顆粒,界面粘結(jié)狀況下降,出現(xiàn)粘結(jié)缺陷,材料受拉伸時(shí)微裂紋和塑性變形太大,幾乎成為宏觀開(kāi)裂,導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度下降。圖4是滑石粉用量對(duì)共混體系彎曲強(qiáng)度的影響。由圖4可以看出,隨滑石粉用量的增加,共混材料的彎曲強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。主要是由于剛性無(wú)機(jī)填料的引入使體系內(nèi)部增加了大量界面和應(yīng)力集中點(diǎn),從而使彎曲強(qiáng)度降低。2.3共混材料測(cè)試結(jié)果綜合上述實(shí)驗(yàn),將PP62.4份、POE20份、PP接枝相容劑2.6份、滑石粉15份配成的共混料,并與多家公司的汽車保險(xiǎn)杠專用料進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如表1所示。表1表明,該專用料綜合性能較好。3填料對(duì)拉伸性能和硬度的影響1)POE增韌PP時(shí),隨POE用量的增加共混材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度而逐漸降低,沖擊強(qiáng)度有很大提高。2)共混材料中添加滑石粉后,材料的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度有所降低,拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。填料量在