一种各向同性低收缩率改性聚丙烯材料的研制
徐久升
摘要：通过选定特定熔体流动速率共聚聚丙烯(PP)与纳米CaCO3、滑石粉、短切玻璃纤维(GF)和收缩率调节剂茂金属线性低密度聚乙烯(mPE–LLD)接枝物制备了改性PP材料，研究了各组分对改性PP水平流动方向和垂直流动方向收缩率及力学性能的影响。结果表明，纳米CaCO3及滑石粉的复合加入可减少PP水平和垂直方向收缩率差异，而mPE–LLD接枝物的加入可显著降低PP水平和垂直方向收缩率的差异。当纳米CaCO3、滑石粉、玻璃纤维和mPE–LLD接枝物质量分数分别为5%，20%，8%，5%时，所制得的改性PP水平和垂直方向收缩率分别为0.63％和0.65％，接近各向同性收缩。且所制的改性PP材料的力学性能和收缩接近于高抗冲聚苯乙烯(HIPS)水平，可替代HIPS在家电等产品上应用。
关键词：聚丙烯；各向同性收缩率；各向异性收缩率；收缩率调节剂；聚苯乙烯
DevelopmentofLowShrinkageRateofAnisotropicModifiedPolypropyleneMaterial
XuJiusheng
Abstract：Byusingtheselectedmeltindexco-polypropylene，nano-CaCO3，talcumpowder，choppedglassfiberandmetallocenepolyethylenegraftcopolymerwhichactedasconditioningagentconcentrationpercentage，themodifiedpolypropylenematerialswereprepared.Theeffectsofabovegroupsontheshrinkrateandmechanicalpropertiesofmodifiedpolypropyleneinthehorizontalandverticalflowingdirectionwerestudied.Theresultsshowthatthecombinedadditionofnano-CaCO3andtalcumpowdercanpartlyreducethedifferenceintheshrinkrateofpolypropylenebetweenthehorizontalandverticaldirections，whilemetallocenepolyethylenegraftcopolymercansignificantlyreduce.Whenthemassfractionofnano-CaCO3，talcumpowder，glassfiberandmetallocenepolyethylenegraftcopolymeris5%，20%，8%，5%，theshrinkrateofgainedmodifiedpolypropylenematerialsinhorizontalandverticaldirectionsis0.63%and0.65%，closetotheisotropicshrinkrate，andthemechanicalpropertiesandconcentrationofgainedmodifiedpolypropylenematerialsareclosetothoseofHIPS，andthematerialscanreplaceHIPStobeusedforhouseholdappliancesandotherproducts.
Keywords：polypropylene；isotropicshrinkage；anisotropicshrinkage；shrinkagerateregulator；polystyrene
聚丙烯(PP)材料是一种结构规整、结晶度高的高分子材料，具有密度小、力学性能和耐热性能优良等特点，同时具有稳定的化学性能和良好的加工成型性能。因此在汽车、家电、建筑及日用等领域得到广泛应用。但由于PP是结晶性材料，成型收缩率较大(1.5%～2.5%)，在一些要求材料收缩率低，且成型外观无缺陷场合其应用就受到限制。通过玻璃纤维(GF)增强或矿物材料填充等改性手段，虽然可降低其收缩率，但大多是只在水平流动方向的收缩
率(δ1)减小较多，而在垂直流动方向的收缩率(δ2)减小并不显著，造成δ1与δ2相差较大，不能同时进行相同的收缩而产生翘曲和变形，这就限制其进一步的应用。影响塑料成型收缩率的因素很多，主要有塑料特性、注塑工艺条件和模具结构三个方面。
笔者在固定注塑条件和模具结构前提下，通过采取多种填料复配、二维收缩率调节剂使用及材料刚性、韧性平衡修复等多种改性手段，制备了一种水平流动方向及垂直流动方向收缩率均小于0.7%[几乎等于高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的二维收缩率]，且拉伸强度大于25MPa，弯曲弹性模量大于1800MPa，缺口冲击强度大于130J／m，不翘曲变形的改性PP材料，可大规模替代HIPS应用于家电、办公等领域，具有显著的经济和社会效益。
1实验部分
1．1主要原料
PP：548RQ，燕山石化公司；
GF：短切538A，泰山玻璃纤维有限公司；
滑石粉：HS–738，辽宁海城新广源公司；
CaCO3：ZFN–1纳米级，浙江建德正发碳酸钙公司；
茂金属线性低密度聚乙烯(mPE–LLD)接枝物：KTS–17，沈阳科通公司；
抗氧剂1010，168：Ciba公司。
1．2主要设备及仪器
双螺杆挤出机：BrabenderKETSE0型，德国布拉本德公司；
高速搅拌机：10L，阜新塑料机械厂；
注塑机：EAST–1000型，宁波东方塑机厂；
万能材料试验机：CT–TCS–2000型，台湾高铁科技股份有限公司；
悬臂梁冲击试验机：承德精密试验机有限公司。
2结论
(1)单一组分的CaCO3、滑石粉、GF对PP的水平流动方向收缩率影响较大，而对PP垂直流动方向收缩率影响甚微。
(2)通过将不同粒径的滑石粉、CaCO3的复配，可使PP在垂直流动方向的收缩率与水平流动方向的收缩率差值减小。
(3)不同滑石粉、CaCO3含量的配比，亦影响PP的δ1与δ2间的差距。
(4)mPE-LLD接枝物含量对滑石粉、CaCO3及GF改性的PP的δ1与δ2间差值减小影响甚大，可起到PP的二维收缩率调节剂作用。
(5)通过上述方法制备的改性PP的二维收缩率等性能均几乎等同于HIPS的性能，可替代HIPS应用于家电、办公、通讯等领域中。
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