petpp共混研究

1、PP/PET 材料能共混，及需要什么作為相容劑？ 材料能共混，及需要什么作為相容劑？聚丙烯(PP)是目前用量最大的通用塑料之一，具有許多優(yōu)異性能：質輕，無毒，電絕緣性能、化學穩(wěn)定性好，易加工成型，因而廣泛應用于工業(yè)生產的各個領域。但 PP 也存在低溫脆性、機械強度及硬度較低以及成型收縮率大等缺點。聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是一種重要的工程塑料，具有耐磨、耐熱、電絕緣性好及耐化學藥品等優(yōu)良性能，主要用于合成纖維、雙軸拉伸薄膜、中空容器等

2、。但是由于 PET 的玻璃化溫度和熔點比較高，在通常加工溫度下，結晶速度較慢，沖擊韌性差，因而阻礙了 PET 樹脂在某些方面的應用。針對 PET 和 PP 的缺點，人們一直致力于對其進行改性。將兩者進行共混，能進一步優(yōu)化其性能：PET 能提高 PP 的強度、模量、耐熱性及表面硬度；而 PP 則能提高 PET 的加工、沖擊、耐環(huán)境應力開裂和阻隔等性能。特別對解決兩種廢舊塑料的回收問題具有十分重要的意義。1 簡單二元共混1.1 共混方式簡單

3、二元共混是將 PET 和 PP 樹脂用單螺桿或雙螺桿擠出機共混，共混溫度高于 PET 的熔點(一般為270-280℃)，然后觀察其形態(tài)和(或)通過注塑成型或模壓成型制備成試樣進行相關性能測定。1.2 共混物形態(tài)PET 和 PP 屬于熱力學不相容體系，這是由于 PET 屬極性聚合物，溶解度參數(shù)大(δ=10.7)，而 PP 屬非極性聚合物，溶解度參數(shù)小(δ=7.6-8.0)。兩者簡單共混形成典型的不相容體系，兩相界面清晰，界面黏結松散。當

4、PP 與 PET 質量比為20/80、40/60時，PET 基體是連續(xù)相，PP 組分呈球形液滴分散；當PP/PET 為80/20時，PET 是分散相，PP 是連續(xù)相；而當 PP/PET 為50/50時，兩相具有一定程度的連續(xù)結構與“海-島”結構共存的相形態(tài)。Verfaillie G 等研究了 PET 和 PP 不相容共混物在壓制成型時，成型條件和模具的表面性質對共混物的表面和本體形態(tài)的影響。結果表明，剪切作用較小時，表面和本體形態(tài)相似；

5、剪切作用較大時，若 PET 為分散相，表面的 PET 粒子變形較大，且表面的 PET 濃度大于本體內部，若 PP 為分散相則表現(xiàn)相反。1.3 共混物性能1.3.1 非等溫結晶性能對于結晶性共混物，由于第二組分的存在，改變了結晶組分在混合物內的化學與物理環(huán)境，因此，結晶行為不僅取決于兩熔體組分的相容性，而且與第二組分是否起到異相成核作用或兩組分界面間是否具有誘導成核作用有關。研究發(fā)現(xiàn)在 PET/PP 共混體系中，兩相界面或 PP 組分對

6、PET 沒有明顯的異相成核效應，但會降低PET 結晶的完整性；當 PP 為連續(xù)相時，已結晶的極性 PET 顆粒對 PP 組分的異相成核作用較為明顯；當 PP 為分散相時，已經結晶為固態(tài)的 PET 組分在一定程度上阻礙了 PP 分子鏈的運動，PP 組分只能在分散的本體相中規(guī)整堆砌，均相成核趨勢加大。但 Tao Y J 等研究回收 PET(r-PET)與 PP 共混時，發(fā)現(xiàn) r-PET 結晶溫度降低，從而認為 PP 對 PET 的結晶也具有

7、異相成核效應。蔣雪璋用 GJY-3型光學解偏振儀測定了 PET/PP(3：1)合金的結晶動力學 Avrami 指數(shù)為3。1.3.2 流變性能PET/PP 共混體系微觀不相容的相形態(tài)顯著影響其動態(tài)和穩(wěn)態(tài)等宏觀流變行為。兩相界面的存在增加了體系動態(tài)彈性響應，頻率依賴性增加；此外，不相容相形態(tài)具有穩(wěn)態(tài)剪切的敏感性。1.3.3 力學性能由于 PET/PP 共混體系微觀不相容性導致其力學性能較差，一般沒有多大利用價值。沈經緯等研究了PET/PP

8、簡單共混后的注塑試樣發(fā)現(xiàn)：拉伸強度在 PET 含量低于10%時隨 PET 含量的增加而增加，最大值比純 PP 增加約5%，含量超過10%則性能下降；彈性模量隨 PET 含量的增加而增加，達到15%后基本不變，這是由于 PET 的本體模量(E=1.93GPa)比 PP 高(E=1.35GPa)，表現(xiàn)出一定的增剛作用。李忠明等也進一步證明 PET/PP(15/85)直接混合后拉伸強度較純 PP 低，分散相 PET 呈粒子狀，粒子大，相互作制

9、或注塑成型)。通過“熔融共混-微纖化-無規(guī)化”三步來實現(xiàn)對聚合物形態(tài)的控制。3.2 共混物的形態(tài)PET 和 PP 在熔融共混，拉伸后全部取向，分散相 PET 形成微纖存在于基體 PP 中，當在 PP 和PET 的熔點之間(兩者熔點之差超過40℃)進行熱處理或成型后，PET 微纖得以保存而形成 PET/PP 微纖復合增強材料(圖2略)。若成型溫度高于 PET 的熔點(250℃)則會破壞 PET 微纖?；貜偷轿蠢烨暗那蛐螤顟B(tài)。分散相 PE

10、T 微纖的長徑比大，直徑在幾百納米至幾微米。隨 PET 含量增加，纖維數(shù)量增多，而直徑和分散性先減小后增大，但最小直徑基本保持不變。增容劑等的加入會使纖維與基體間的作用增強，有利于微纖的形成，分散均勻性變好，但使纖維變短。在 PET/PP 微纖復合增強材料中，分散相 PET 的成纖對基體 PP 的結晶形態(tài)產生了影響。在遠離PET 纖維區(qū)域，PP 以球晶的形式存在；而在鄰近 PET 纖維區(qū)域，PP 以 PET 纖維為核垂直于纖維方向生成橫

11、晶(transcrystalline)，形成了“shish-Kebab”結構。3.3 共混物的性能PET 微纖及橫晶對 PP 起著增強及增韌作用。沈經緯等用擠出-拉伸-注塑法制得的 PET/PP 微纖復合材料的拉伸強度和彈性模量分別比純 PP 提高了20%和70%。若加入3%的 PP-g-MAH 則可使性能進一步提高。Friedrich K 等分別將擠出-冷拉后的 PET/PP 共混物進行壓制和注塑成型(用乙烯和甲基丙烯酸甘油酯的共聚物

12、 E-GMA 作增容劑)，結果發(fā)現(xiàn)：注塑成型后的彎曲強度和拉伸強度比純 PP 提高了60%-70%，而壓制成型后的力學性能達到玻纖(GF)增強 PP 的性能，沖擊強度比 GF 增強的稍高，是純 PP 的3-4倍。測定 PET/PP 微纖復合材料的性能發(fā)現(xiàn) Tsai-Hill 方程適用，并且實際強度比計算值稍高。3.4 納米纖維復合材料微纖增強復合材料(MFC)可進一步制成一種新型的納米纖維復合材料(NFC)，這種材料最早由 Li J X