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礦粉填充聚丙烯的耐刮擦性能影響因素
礦粉填充聚丙烯(PP)作為最廣泛的一類(lèi)改性PP材料,很好地彌補了PP耐溫性差、易翹曲變形、成型收縮率大的缺陷,并且能在一定程度上降低材料成本,從而極大程度地擴展了PP在家電、汽車(chē)、玩具、燈飾等領(lǐng)域的應用。但礦粉填充PP的屈服強度較低,材料表面易被外力刮傷,使得產(chǎn)品外觀(guān)不佳并造成一定程度的應力集中而存在一定的使用安全風(fēng)險。為此,公牛集團股份有限公司通過(guò)熔融共混制備了礦粉填充聚丙烯(PP) 復合材料,探究了礦粉種類(lèi)、不同韌性基體樹(shù)脂和潤滑劑對填充PP耐刮擦性能的影響。
1、礦粉種類(lèi)的影響 選擇的礦粉有滑石粉、碳酸鈣、硅灰石,這3種礦粉對PP耐刮擦性能影響如下: (1)添加三種礦粉后,PP的耐刮擦性能均有所降低; (2)在三種礦粉填充PP中,硅灰石填充PP耐刮擦性能最好,而碳酸鈣和滑石粉填充的PP耐刮擦性能相差不大; (3)以20%滑石粉填充PP為例,在配方中添加不同比例的馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)后,材料耐刮擦性能隨PP-g-MAH含量增加而提高,當PP-g-MAH質(zhì)量分數達到12%之后趨于穩定; (4)以20%滑石粉填充PP為例,隨著(zhù)滑石粉粒徑減小,材料耐刮擦性能逐漸提高,當滑石粉粒徑為4 μm時(shí),材料耐刮擦性能最好。 2、基體樹(shù)脂的影響 以20%滑石粉填充PP為例,選擇的PP基體樹(shù)脂有均聚PP、共聚PP、高結晶PP和增韌PP[增韌PP基體由共聚PP、均聚PP和線(xiàn)型低密度聚乙烯(PE–LLD)組成,質(zhì)量比為37/35/8],實(shí)驗發(fā)現以增韌PP為基體的材料耐刮擦性能最好,其次是共聚PP,普通均聚PP 和高結晶PP。 3、潤滑劑的影響 以20%滑石粉填充PP為例,選擇的潤滑劑為了芥酸酰胺和硅酮母粒,實(shí)驗發(fā)現,隨著(zhù)潤滑劑含量的增加,材料的耐刮擦性能變好,其中芥酸酰胺類(lèi)潤滑劑在質(zhì)量分數約為0.5%時(shí)就可以達到一個(gè)較好的耐刮擦效果,而達到相同耐刮擦效果需要加入約5%的硅酮。在此含量下再繼續增加此類(lèi)潤滑劑含量對PP耐刮擦性能提升不再明顯。 總結 在本實(shí)驗范圍內得到的結論如下: (1)礦粉的硬度越高、粒徑越小、與基體的粘結作用力越大、分散性越好,越有利于增加材料抗刮擦形變能力。 (2)礦粉填充PP中可活動(dòng)分子鏈越多,材料的塑性形變恢復能力越強,耐刮擦性越好。在添加少量的PE–LLD后,可以提升PP材料在產(chǎn)生塑性形變后的恢復能力,并且可以降低PP表面的摩擦系數,極大程度地減少刮擦后材料表面溝壑的深度與寬度,提升材料耐刮擦性。 (3)添加極少量的芥酸酰胺或少量的硅酮會(huì )在材料表面形成良好的潤滑膜,但隨著(zhù)兩者含量繼續增加,礦粉填充PP的耐刮擦性能提升不再明顯。