PPSEBS纳米碳酸钙阻燃剂共混改性的研究
PPSEBS纳米碳酸钙阻燃剂共混改性的研究[20200412225947]
摘 要
以聚丙烯为基体材料，加入苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和纳米碳酸钙以及阻燃剂，通过混合、注射、造粒过程得到性能测试的样条，进行力学性能、热性能测试。结果表明：nano-CaCO3起到了增强、增韧以及提高热稳定性的作用， 随着加入的nano-CaCO3的增多，共混物的拉伸强度、拉伸模量、维氏硬度、弯曲模量增加，其冲击强度、熔体流动指数减小。随着SEBS的增加，共混物的拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量、维氏硬度、弯曲强度减小，冲击强度增加。
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关键字:聚丙烯增强增韧阻燃
目 录
1. 前 言 1
1.1共混改性 1
1.1.1 聚合物共混定义 1
1.1.2 聚合物共混目的及方法 1
1.2聚丙烯的概述 1
1.2.1 聚丙烯的介绍 1
1.2.2 聚丙烯的应用 2
1.2.3 聚丙烯的改性 2
1.2.4 PP改性的最新进展 3
1.3 SEBS的概述 4
1.3.1 SEBS简介 4
1.3.2 产品特性 4
1.3.3 产品用途 4
1.3.4 SEBS种类 4
1.3.5塑料改性 4
1.3.6加工条件 5
1.4 纳米碳酸钙的概述 5
1.4.1 纳米碳酸钙的简介 5
1.4.2 纳米碳酸钙的用途 5
1.5本论文的设计思路和研究内容 5
2. 实验部分 7
2.1 原料与仪器 7
2.2 工艺流程 8
2.3 实验内容 8
2.3.1 项目的目标和主要内容 8
2.3.2 具体实验过程 9
2.4 实验及测试性能分析 9
2.4.1 注射成型 9
2.4.2高聚物熔融指数的测定 10
2.4.3 塑料拉伸强度的测定 11
2.4.4 塑料冲击强度的测定 11
2.4.5 塑料硬度的测定 12
3. 结果与讨论 14
3.1 拉伸强度结果分析 14
3.2 弯曲强度结果分析 15
3.3 拉伸模量结果分析 17
3.4 弯曲模量结果分析 18
3.5 维氏硬度结果分析 19
3.6 熔体流动指数结果分析 21
3.7冲击强度结果分析 22
3.8 共混物PP的TGA结果分析 24
4. 结论 30
参考文献 31
致谢 32
附录 33
1. 前 言
1.1共混改性
1.1.1 聚合物共混定义
将两种或者两种以上的聚合物加以混合，使之形成表现均匀的混合物，这一混合过程称为聚合物共混[1]。聚合物共混是聚合物改性的重要手段，是高分子材料发展的一个非常成功的方法，聚合物共混技术已成为科学和技术的聚合物材料的一个重要组成部分。
1.1.2 聚合物共混目的及方法
共混的主要目的是：
1. 根据聚合物组分的性质，扬长避短，去除性能单一聚合物组件，保留综合性能优良的聚合物材料。例如聚丙烯与聚乙烯共混，保留了聚乙烯的冲击强度高和聚丙烯抗压强度、拉伸强度高的优点，克服了聚丙烯耐应力开裂差和冲击强度的缺点。
2. 小量的聚合物可作为改性剂，改性效果显著。橡胶增韧塑料是最典型的的例子。
3. 通过共混改善聚合物的加工性能。熔融流动性能好的和性能优越的聚合物共混后能够便利成型。
4. 通过共混使聚合物获得少许特别性能，生产出新型的聚合物材料。如与含卤素聚合物共混可得到耐燃性高分子材料。
5. 在不影响使用要求的条件下，降低原材料成本。如通用塑料和工程塑料共混。
聚合物共混物制备方法有化学方法和物理方法。物理法根据介入共混物料的状态又分为、机械共混法，还有乳液共混法。物理方法是第一次使用，操作简便，经济，仍然占有重要地位。化学法制备的聚合物共混物性能比较优异，最近几年发展比较快速。
1.2聚丙烯的概述
1.2.1 聚丙烯的介绍
聚丙烯，分子式：-[CH2-CH(CH3)]n- ，简称是：PP。其是丙烯经过聚合而成的热塑性树脂。根据甲基的位置分成无规，间规和等规三类。
1955年，意大利的科学家创了改良的催化剂，顺利地把丙烯聚合成为了全同立构聚丙烯（简称PP），在1957年的意大利制造，实现工业生产。从那时起，在全球范围内，聚丙烯的生产得到了长期的发展，已经成为发展最快的一个塑料品种，产量和PVC是差不多的。中国的聚丙烯生产开始于二十世纪60年代，除了国外生产技术的引进，小本体聚丙烯，中国自主开发的技术已被广泛应用，工艺不断得到改进，产品质量也有所提高。
丙烯来源丰富，价格低廉，合成的聚丙烯有很好的性能，因此聚丙烯的发展速度很快。聚丙烯由于有良好的加工性能而被广泛应用，与常用的塑料PVC、PE齐名，有很好的发展前景。
1.2.2 聚丙烯的应用
（1）医用消毒器件：耐水蒸汽；无毒
聚丙烯具有良好的耐腐蚀性和耐辐射性，透明度高，它广泛应用于包装行业和医疗设备行业。医用聚丙烯往往被认为是PVC或其他塑料的竞争对手。聚丙烯在医学上的应用主要包括灵活的邮袋，透明的塑料盖，软管，注射器，医用处理器和烧杯。
在欧美一些国家，医疗用品的辐射消毒已经成了一种新的消毒工艺。由于辐射灭菌彻底，无残留，无污染，无发热，可连续操作，消毒后的产品可以保持很长一段时间，与常规的化学消毒法比较，消毒更优越，被普遍应用于医疗器械的杀菌消毒。
（2）食品、药品包装和日用品：无毒
PP珠光膜标签有掩盖力强、卷面滑爽机能优异等特点，很适合高速自动贴标机使用，常用的可口可乐，百事可乐等饮料外包装是由它制作。
聚丙烯树脂具有原料来源丰富，性能/价格比好，重量轻，耐腐蚀性好，优良的耐热性和易于回收的特点，是世界上的树脂生产中，发展最快，最广泛使用的。PP在光和氧的作用下特别容易降解，在聚丙烯生产的过程里，假如不加入抗氧剂等，聚丙烯就会老化降解然后变成粒状。利用PP这一特有的特性，采用发泡的PP片材制作的一次性餐具是相对理想的环保餐具。
1.2.3 聚丙烯的改性
PP虽然有很多的长处，但也有不足的地方。最大的缺点是耐寒性差，其次是耐候性，透明度差，硬度高，这主要是由PP分子结构造成的。由于聚丙烯分子链中的甲基存在，使分子链的灵活性降低，结晶度较高，表现出收缩率比较大。由于PP链的叔碳原子是最有可能受到氧攻击，PP是不稳定的，它会在高温下氧化，在叔碳原子上最初形成氢过氧化物，此外在阳光下被光氧化，在聚合物中增加氧含量，会导致颜色，气味都变化。为了延长其使用时间并扩大其应用规模，务必对PP 塑料进行改性。
加入接枝单体的聚丙烯树脂，在引发剂的作用下，加热熔融共混之后，再进行接枝反应。为了开辟聚丙烯的新用途，添加成核剂之后，聚丙烯结晶结构改变了。如作为PP异质形核剂，加入1%的聚甲醛，能够降低球晶尺寸，添加的POM，不会影响PP的拉伸强度，但是会升高缺口冲击强度。
1.2.3.1 填充改性
有机填料、无机填料的加入会提高产品的一些性能，并可降低材料成本。在六十年代末，云母填充聚丙烯被研究出来。该材料具有高模量、尺寸稳定和电性能优良的特点，广泛用于汽车、家用电器的结构材料，仪器、仪表等领域。当在使用云母填料的时候，常常使冲击强度下降，假如把极细的粒状填料平均地分散在PP中，它可以提高冲击强度，假如观察其形态被破坏，耐冲击性能被提高是因为生成了微图案。目前，超细材料越来越多，随着晶须和滑石粉不断改进，能有效地提高PP物性衡。此外，填充改性不但起到偶联剂的作用，而且有增加韧性等作用，可以增加填充量，可以达到6%以上填充量。
摘 要
以聚丙烯为基体材料，加入苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和纳米碳酸钙以及阻燃剂，通过混合、注射、造粒过程得到性能测试的样条，进行力学性能、热性能测试。结果表明：nano-CaCO3起到了增强、增韧以及提高热稳定性的作用， 随着加入的nano-CaCO3的增多，共混物的拉伸强度、拉伸模量、维氏硬度、弯曲模量增加，其冲击强度、熔体流动指数减小。随着SEBS的增加，共混物的拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量、维氏硬度、弯曲强度减小，冲击强度增加。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:聚丙烯增强增韧阻燃
目 录
1. 前 言 1
1.1共混改性 1
1.1.1 聚合物共混定义 1
1.1.2 聚合物共混目的及方法 1
1.2聚丙烯的概述 1
1.2.1 聚丙烯的介绍 1
1.2.2 聚丙烯的应用 2
1.2.3 聚丙烯的改性 2
1.2.4 PP改性的最新进展 3
1.3 SEBS的概述 4
1.3.1 SEBS简介 4
1.3.2 产品特性 4
1.3.3 产品用途 4
1.3.4 SEBS种类 4
1.3.5塑料改性 4
1.3.6加工条件 5
1.4 纳米碳酸钙的概述 5
1.4.1 纳米碳酸钙的简介 5
1.4.2 纳米碳酸钙的用途 5
1.5本论文的设计思路和研究内容 5
2. 实验部分 7
2.1 原料与仪器 7
2.2 工艺流程 8
2.3 实验内容 8
2.3.1 项目的目标和主要内容 8
2.3.2 具体实验过程 9
2.4 实验及测试性能分析 9
2.4.1 注射成型 9
2.4.2高聚物熔融指数的测定 10
2.4.3 塑料拉伸强度的测定 11
2.4.4 塑料冲击强度的测定 11
2.4.5 塑料硬度的测定 12
3. 结果与讨论 14
3.1 拉伸强度结果分析 14
3.2 弯曲强度结果分析 15
3.3 拉伸模量结果分析 17
3.4 弯曲模量结果分析 18
3.5 维氏硬度结果分析 19
3.6 熔体流动指数结果分析 21
3.7冲击强度结果分析 22
3.8 共混物PP的TGA结果分析 24
4. 结论 30
参考文献 31
致谢 32
附录 33
1. 前 言
1.1共混改性
1.1.1 聚合物共混定义
将两种或者两种以上的聚合物加以混合，使之形成表现均匀的混合物，这一混合过程称为聚合物共混[1]。聚合物共混是聚合物改性的重要手段，是高分子材料发展的一个非常成功的方法，聚合物共混技术已成为科学和技术的聚合物材料的一个重要组成部分。
1.1.2 聚合物共混目的及方法
共混的主要目的是：
1. 根据聚合物组分的性质，扬长避短，去除性能单一聚合物组件，保留综合性能优良的聚合物材料。例如聚丙烯与聚乙烯共混，保留了聚乙烯的冲击强度高和聚丙烯抗压强度、拉伸强度高的优点，克服了聚丙烯耐应力开裂差和冲击强度的缺点。
2. 小量的聚合物可作为改性剂，改性效果显著。橡胶增韧塑料是最典型的的例子。
3. 通过共混改善聚合物的加工性能。熔融流动性能好的和性能优越的聚合物共混后能够便利成型。
4. 通过共混使聚合物获得少许特别性能，生产出新型的聚合物材料。如与含卤素聚合物共混可得到耐燃性高分子材料。
5. 在不影响使用要求的条件下，降低原材料成本。如通用塑料和工程塑料共混。
聚合物共混物制备方法有化学方法和物理方法。物理法根据介入共混物料的状态又分为、机械共混法，还有乳液共混法。物理方法是第一次使用，操作简便，经济，仍然占有重要地位。化学法制备的聚合物共混物性能比较优异，最近几年发展比较快速。
1.2聚丙烯的概述
1.2.1 聚丙烯的介绍
聚丙烯，分子式：-[CH2-CH(CH3)]n- ，简称是：PP。其是丙烯经过聚合而成的热塑性树脂。根据甲基的位置分成无规，间规和等规三类。
1955年，意大利的科学家创了改良的催化剂，顺利地把丙烯聚合成为了全同立构聚丙烯（简称PP），在1957年的意大利制造，实现工业生产。从那时起，在全球范围内，聚丙烯的生产得到了长期的发展，已经成为发展最快的一个塑料品种，产量和PVC是差不多的。中国的聚丙烯生产开始于二十世纪60年代，除了国外生产技术的引进，小本体聚丙烯，中国自主开发的技术已被广泛应用，工艺不断得到改进，产品质量也有所提高。
丙烯来源丰富，价格低廉，合成的聚丙烯有很好的性能，因此聚丙烯的发展速度很快。聚丙烯由于有良好的加工性能而被广泛应用，与常用的塑料PVC、PE齐名，有很好的发展前景。
1.2.2 聚丙烯的应用
（1）医用消毒器件：耐水蒸汽；无毒
聚丙烯具有良好的耐腐蚀性和耐辐射性，透明度高，它广泛应用于包装行业和医疗设备行业。医用聚丙烯往往被认为是PVC或其他塑料的竞争对手。聚丙烯在医学上的应用主要包括灵活的邮袋，透明的塑料盖，软管，注射器，医用处理器和烧杯。
在欧美一些国家，医疗用品的辐射消毒已经成了一种新的消毒工艺。由于辐射灭菌彻底，无残留，无污染，无发热，可连续操作，消毒后的产品可以保持很长一段时间，与常规的化学消毒法比较，消毒更优越，被普遍应用于医疗器械的杀菌消毒。
（2）食品、药品包装和日用品：无毒
PP珠光膜标签有掩盖力强、卷面滑爽机能优异等特点，很适合高速自动贴标机使用，常用的可口可乐，百事可乐等饮料外包装是由它制作。
聚丙烯树脂具有原料来源丰富，性能/价格比好，重量轻，耐腐蚀性好，优良的耐热性和易于回收的特点，是世界上的树脂生产中，发展最快，最广泛使用的。PP在光和氧的作用下特别容易降解，在聚丙烯生产的过程里，假如不加入抗氧剂等，聚丙烯就会老化降解然后变成粒状。利用PP这一特有的特性，采用发泡的PP片材制作的一次性餐具是相对理想的环保餐具。
1.2.3 聚丙烯的改性
PP虽然有很多的长处，但也有不足的地方。最大的缺点是耐寒性差，其次是耐候性，透明度差，硬度高，这主要是由PP分子结构造成的。由于聚丙烯分子链中的甲基存在，使分子链的灵活性降低，结晶度较高，表现出收缩率比较大。由于PP链的叔碳原子是最有可能受到氧攻击，PP是不稳定的，它会在高温下氧化，在叔碳原子上最初形成氢过氧化物，此外在阳光下被光氧化，在聚合物中增加氧含量，会导致颜色，气味都变化。为了延长其使用时间并扩大其应用规模，务必对PP 塑料进行改性。
加入接枝单体的聚丙烯树脂，在引发剂的作用下，加热熔融共混之后，再进行接枝反应。为了开辟聚丙烯的新用途，添加成核剂之后，聚丙烯结晶结构改变了。如作为PP异质形核剂，加入1%的聚甲醛，能够降低球晶尺寸，添加的POM，不会影响PP的拉伸强度，但是会升高缺口冲击强度。
1.2.3.1 填充改性
有机填料、无机填料的加入会提高产品的一些性能，并可降低材料成本。在六十年代末，云母填充聚丙烯被研究出来。该材料具有高模量、尺寸稳定和电性能优良的特点，广泛用于汽车、家用电器的结构材料，仪器、仪表等领域。当在使用云母填料的时候，常常使冲击强度下降，假如把极细的粒状填料平均地分散在PP中，它可以提高冲击强度，假如观察其形态被破坏，耐冲击性能被提高是因为生成了微图案。目前，超细材料越来越多，随着晶须和滑石粉不断改进，能有效地提高PP物性衡。此外，填充改性不但起到偶联剂的作用，而且有增加韧性等作用，可以增加填充量，可以达到6%以上填充量。
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