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聚丙烯里加點聚乙烯,效果讓人意想不到!
 
  聚乙烯和聚丙烯原料生產(chǎn)工藝比較相似,產(chǎn)品都可以用來做塑料薄膜、注塑產(chǎn)品、塑料管材等,很多情況下我們發(fā)現(xiàn)兩種原料在性質(zhì)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后材料性能的差異。
PE和PE性能差異
從耐熱角度來分析,聚丙烯的耐熱性要高于聚乙烯,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℃,所以制品能在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(fā)現(xiàn)“5”號聚丙烯餐盒常被用于微波爐中加熱食品(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(lǐng)域,聚乙烯的包裝袋更適合于在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(xué)性能優(yōu)于聚乙烯,并有很突出的剛性,例如目前聚丙烯已經(jīng)逐漸展開了與工程塑料(PA/PC)的競爭,廣泛運用于電子電器、汽車領(lǐng)域。同時由于聚丙烯拉伸強度高,進而抗彎曲性好,被稱為“百折膠”,對折彎曲100萬次被彎處不變白,這也為我們辨別聚丙烯制品提供了線索,同時成為制品再回收分類的隱性標(biāo)志。
從耐低溫角度來分析,聚丙烯耐低溫性弱于聚乙烯,0℃時的抗沖擊強度只有20℃時的一半,而聚乙烯脆性溫度一般可達-50℃以下;并隨相對分子質(zhì)量的增大,最低可達-140℃。因此如果制品需要在低溫環(huán)境中使用,還是要盡量選擇聚乙烯作為原材料。一般冷藏食品所用托盤都是有聚乙烯原料制作。
從耐老化角度來看,聚丙烯的耐老化性要弱于聚乙烯,聚丙烯的結(jié)構(gòu)和聚乙烯類似,但是由于其存在一個甲基構(gòu)成的側(cè)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制品就是編織袋,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于聚丙烯,但是相較于其他原料,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(shù)角度講也就是抗沖擊性能差。所以在用來做膜產(chǎn)品的時候,它的應(yīng)用領(lǐng)域與聚乙烯的應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn),需要用到交聯(lián)聚丙烯,也就是常見的PPR管。因為普通聚丙烯抗沖擊性較差,容易破裂,所以在實際應(yīng)用在要加入抗沖擊改性劑,在保險桿等應(yīng)用中都要使用助劑來改善抗沖擊性。
PE和PE共混性能
PE種類對共混體系沖擊性能的影響
不同類型的PE都可以改善PP的室溫沖擊強度,但差異十分明顯。
對于PP/HDPE共混物,當(dāng)HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于60%時,共混物強度基本不變;當(dāng)HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于60%時,共混物的沖擊強度才有所增加。
對于PP/LDPE共混物,也只有當(dāng)LDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于60%時,其沖擊強度才有較大幅度的提高。
而對于PP/LLDPE共混物,當(dāng)LDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%時,其沖擊強度就有明顯提高。當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到70%時,共混物沖擊強度為37.5kJ/m2,可達到純PP沖擊強度的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(dāng)PP/LLDPE質(zhì)量比為30/70時,共混體系的沖擊強度為23.2kJ/m2,是純PP的20倍,而在同樣條件下PP/HDPE、PP/LDPE共混體系的沖擊強度僅為5kJ/m2左右。這進一步說明在達到相同沖擊強度時,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的沖擊強度最好,這又使材料獲得了更優(yōu)異的韌性。
混煉方式對增韌效果的影響
采用雙螺桿擠出機混煉的試樣沖擊強度最高,直接注射方式所得的試樣沖擊性能最差。由于注射機螺桿的有效長度小于擠出機,剪切混煉作用小,效果當(dāng)然很差。在不同混煉方式下,材料的沖擊性能表現(xiàn)出的規(guī)律一致,即LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)從40%開始,隨著LLDPE用量增加,其沖擊強度大幅度上升;表明混煉方式對共混體系沖擊性能有影響,但規(guī)律不變。
PP/LLDPE共混的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于50%時,共混體系沖擊斷面光滑平整,呈典型的脆斷特征;當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過50%時,材料斷面表現(xiàn)為韌性斷裂特征,出現(xiàn)絲狀體,斷面凹凸不平,有撕扯痕跡,且兩相界面趨于模糊,此時,材料的屈服強度迅速上升;而當(dāng)LLDPE用量增加至70%時,可以清楚地看到PP相互交織成網(wǎng),因此,材料在宏觀上具有很高的沖擊強度。
純PP球晶的尺寸很大,球晶之間的界面清晰,所以PP的沖擊性能極差。相比之下,LLDPE的晶體非常細小,晶體之間的界面也十分模糊,所以其沖擊性能很好。
PP和LLDPE結(jié)晶形態(tài)的差異是因為兩者的結(jié)晶速率不同引起的:PP的結(jié)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(jié)晶速率非?(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(dāng)LLDPE加人PP后,可以明顯觀察到PP球晶尺寸的減小,晶體間界面變得模糊,有利于改善材料的沖擊性能。LLDPE用量增加,PP球晶進一步減小,當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到70%時,PP晶體巳經(jīng)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,共混體系的沖擊強度很高,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(yīng)力下降,而斷裂伸長率逐漸增加,并呈良好的線性關(guān)系。隨著LLDPE用量的增加,共混材料的維卡軟化點下降。當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)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,材料的沖擊強度增加,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(dāng)材料受到?jīng)_擊作用時,除LLDPE相消耗大量能量,提高材料韌性外,還由于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,從而提高了材料的沖擊強度。PP/LLDPE共混體系中,當(dāng)LL-DPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%- 70%時,共混物逐漸形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有剛而韌的特性。
 
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