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成核剂对聚丙烯产品性能的影响 |
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| 成核剂对聚丙烯产品性能的影响 |
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| 作者：孙寅秋 文章来源：中文期刊网 点击数： 更新时间：2011-2-26 21:26:44 |
摘要：阐述了成核剂的作用、原理以及加入成核剂对聚丙烯性能的影响，并分析聚丙烯分子的结晶程度。结果表明，在聚丙烯中加入成核剂后，促进分子的结晶过程和加快结晶速度。使分子具有微晶结构，既有利于提高产品的抗冲击强度、屈服强度、又可以改善产品的外观，缩短注射周期，提高生产率。
关键词：聚丙烯 成核剂 性能
一、加入成核剂的原理
(1)聚丙烯分子的结晶状况对性能的影响。高分子材料进行熔体结晶时，最容易形成多角晶粒、树枝状晶粒和球晶，它的大小对聚合物的力学性能，以及物理和光学性能起重要作用。大的球晶通常使聚合物的断裂伸长和韧性降低。
(2)成核剂的原理。聚合物中的杂质对其结晶过程有很大的影响，有些杂质要阻碍结晶，而另一些杂质能够促进结晶，这些能促进结晶的杂质在聚合物的结晶过程中起晶核的作用，成核剂正是这种能够促进结晶的杂质。在聚丙烯中加入成核剂，能够加快结晶速度，形成细小致密的球晶颗粒，使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度，球晶可以比较规整地成长，数目很多，尺寸很小。
二、加入成核剂对产品性能的影响
聚丙烯加入成核剂后，能促进分子的结晶过和和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，这样不但有利于提高产品的抗冲击强度、屈服强度，而且对产品的外观及加工均有一定影响。
(1)对拉伸强度的影响。成核剂对聚丙烯拉伸性能的影响。没有添加剂时，拉伸强度160*10N/m2，断裂伸长率20％；加苯甲酸镉时，拉伸强度178·10N/m2。断裂伸长率80％；加水杨酸铋时，拉伸强度201*10N/m2，断裂伸长率79％；加草酸钛时，拉伸强度235*10N/m2，断裂伸长率85％。
(2)对抗冲击强度的影响。聚丙烯树脂对冲击的敏感度随着大球晶的形成而增加，尺寸较大的球晶可以发生径向开裂，尺寸较小的球晶或微晶有利提高材料的抗冲击强度，统计表明。提高的幅度大约在10％-30％。
(3)增加产品的透明度。因为成核剂加入后形成的微晶结构，聚合物的浊度减少，透明度得以提高。取2mm厚的PP注塑试样，当4030加入量0％时，浊度40％，与标准样相对浊度97％；当4030加入量0.05％时，浊度30％，与标准样相对浊度90％；当4030加入量O.10％时，浊度29％，与标准样相对浊度88％；当4030加入量0.20％时，浊度29％，与标准样相对浊度87％。
(4)成核剂可以提高产品的表面硬度。微晶结构的增加可以增加产品的表面硬度，通过测试3mm厚的聚丙烯注射试样。由成核剂加入与聚丙产品硬度关系表明，4030加入量O％，洛氏硬度(ASTMD785)为36.0；4030加入量0.1％，洛氏硬度(ASTMD785)为48.6。
(5)加入成核剂可以改善产品的表面光洁度。通过加入成核剂4030可以提高有一定颜料配方的材料的表面光洁度。由成核剂加入量与聚丙烯产品表面光泽关系表明，颜料配方1％3RJ褐色(Brown41)，成核剂4030加入量0％，表面光洁度分别为40和66，成核剂4030加入量O.15％，表面光洁度分别为58和74；颜料配方1％B(黑色(Black7)，成核剂4030加入量0％，表面光洁度分别为44和50，成核剂4030加入量O.15％，表面光洁度分别为50和68。
(6)加入成核剂可缩短注射周期，提高生产效率。加入成核剂可以明显缩短注射模具的冷却时间，从而减少整个注射周期，有利于提高生产效率。成核剂等温下对聚丙烯的结晶时间的影响(见表1)。
(7)减少注射产品的后收缩。注射成形制品产出后收缩的原因是因为注射成形时，熔融树脂冷却速度快，分子链来不及结晶就冷却固化了。在聚丙烯熔体中加入成核剂，可以加快结晶速度，形成细小致密的球晶形态。即使注射成形时冷却速度较快，PP依然可以很好的结晶，这样就减少了制品后收缩的程度。
(8)对产品光稳定性的影响。在聚丙烯中加人4030等成核剂对产品的光稳定性无任何影响。取0.30mm厚的PP薄膜，4030加入量0％和0.15时，人工气候箱中暴露都是420/小时。
(9)对产品长期耐热的影响。成核剂4030的加入不会影响聚丙烯树脂的耐热性。统计0.50mm厚的聚丙烯样品放到150c的烘箱中的实验结果。(见表2)。
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三、结束语
聚丙烯具有比重小，拉伸屈服强度、弯曲模量、硬度较高，耐环境应力开裂性好的优点，加之原料来源丰富，价格低廉，非常适合用来注射成型塑料制品。聚丙烯是结晶性聚合物，内部存在着很大球晶，造成聚丙烯的抗冲击强度很低，还会造成制品的后收缩现象严重，严重影响聚丙烯树脂在注塑领域的使用，加人成核剂，生成微晶结构的聚丙烯，对树脂进行改性，实现聚丙烯的高性能化。随着聚丙烯新产品、新牌号的开发，成核剂将更广泛地应用于聚丙烯新产品开发的各个领域。
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| 论文录入：bianji 责任编辑：bianji |
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