摘要:以脱氢枞酸钾和脱氢枞酸钾成核剂对透明聚丙烯(PP)进行改性,研究了脱氢枞酸盐对PP光学性能、力学性能及结晶特性的影响,并与山梨酸类成核剂改性PP的性能进行了比较。实验结果表明,加入脱氢枞酸钾或脱氢枞酸钠后,聚丙烯的雾度大幅度降低,光泽度提高,但透光率变化不大;弯曲模量大幅度提高,而拉伸强度和缺口冲击强度略有下降;球晶尺寸大幅度减小;结晶温度提高,结晶度略有上升。脱氢枞酸盐改性聚丙烯与山梨醇类成核剂改性聚丙烯的性能相当,但脱氢枞酸盐克服了山梨醇类成核剂的缺点,可以作为山梨醇类成核剂的理想替代品。
关键词:聚丙烯;脱氢枞酸盐;成核剂;透明性;结晶;力学性能
在聚丙烯(PP)中添加成核剂是改性PP的简单而有效的方法[1-3]。目前常用的透明成核剂是山梨醇类成核剂,这类成核剂透明效果好,但在加工温度下会分解,使制品带有异味、黄变,释放出的醛有毒,限制了其应用。脱氢枞酸盐作为一种新型的成核剂,在保持山梨醇类成核剂优异的透明改性效果的同时,具有无毒、无味、成核效率高和成本低等优点[ 。本文研究了脱氢枞酸盐成核剂对小本体PP光学、力学性能、结晶形态和结晶性能的影响。
1 实验部分
1.1 主要原料
小本体聚丙烯:140型粉料,金陵石化塑胶厂;脱氢枞酸钾、脱氢枞酸钠: 自制;山梨醇类成核剂、其它助剂均为市售商品。
1.2 主要设备与仪器
TE-35双螺杆挤出机:中国科亚化工装备公司;CJ80M3V塑料注射成型机:震德塑料机械厂有限公司;XNR.400A熔体流动速率仪:长春第二试验机厂;UJ-4冲击试验机:承德试验机厂;SANS5254电子万能试验机:深圳新三思公司;WGG60.Y4光泽度计:泉州科仕佳光电仪器研究所;WGW光电雾度仪:上海精密科学仪器有限公司;偏光显微镜:LW.200.4JS,上海里万公司;Perkin.Elmer Pyris 1 DSC仪:美国PE公司。
1.3 试样制备
按照配方将即粉料、成核剂及其它助剂称量好后,混合均匀,然后在双螺杆挤出机中挤出造粒,得到透明即粒料,最后在注射成型机上制得各种标准样条。上述样条在实验室中放置24 h后进行测试。
1.4 性能测试
拉伸性能按GB/T 1040.1992测定,拉伸速率50mm/min;弯曲性能按GB/T 9341—1988测定;悬臂梁缺口冲击强度按GB/T 1843.1996测定;透光率和雾度按GB/T 2410-1980测定;光泽度按GB/T 3682—1988测定;模塑收缩率按GB/T 15588.1995测定;熔体质量流动速率(MFR)按GB/T 3682-2000测定。
1.5 结晶形态观察
将少量聚丙烯样品放在预热的载玻片上,在230℃熔融压成薄片,在该温度下保温5 min,然后在室温下冷却自然结晶,在带摄像装置的偏光显微镜上观察聚丙烯的形态。
1.6 差示扫描量热(DSC)分析
用DSC测定PP的结晶、熔融特性,仪器用金属铟校正。分别称取约5mg 样品置于铝坩埚中,在氮气保护下,以60℃/min的升温速率从50℃升至220℃并在220℃下保持5 min以消除热历史,然后分别以10℃/min的降温速率降至50℃,记录降温曲线,停留1 min后以10℃/rain的升温速率升至220℃ ,记录升温曲线。
2 结果与讨论
2.1 脱氢枞酸盐用量对PP光学性能的影响
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PP光学性能包括雾度、透光率及光泽度。合格的透明即制品应该有高的透光率、光泽度及低的雾度。图1和图2分别为脱氢枞酸钾和脱氢枞酸钠透明成核剂用量对即雾度、透光率及光泽度的影响。从图1和图2可看出,脱氢枞酸钾和脱氢枞酸钠成核剂对即光学性能的影响基本一致。随着脱氢枞酸盐用量的增加,制品的雾度迅速下降,光泽度迅速上升,即透明性提高;但脱氢枞酸盐超过0.3%后制品的雾度变化不大,脱氢枞酸钾还会使制品的雾度略有上升,光泽度略降。而成核剂用量的变化对即的透光率影响不大。