PP加滑石粉与其他通用热塑性塑料相比,具有相对密度小、价格低、加工性好以及综合性能良好等优点。由于它能够与多种材料很好地配混,能够以较低的价格模拟高价格工程树脂的性能,以及能够薄型化和减轻重量等,使其在汽车与电器材料应用中,满足汽车与电器用塑料的苛刻要求具有优势。
PP存在低温脆性、耐低温冲击强度低、刚性差、成型收缩率大、易老化等缺点。PP加滑石粉可以提高填充PP塑料的热变形温度、增加制品尺寸稳定性、降低成型收缩率、提高刚性;超细滑石粉母料的加入,作为聚丙烯的补强填充剂,不但能够显著的提高聚丙烯制品的刚性、表面硬度、耐蠕变性、电绝缘性,还可以提高聚丙烯的冲击强度,改善PP的耐冲击能力、赋予体系优良的表面性能;滑石粉还具有熔体流动促进剂的作用,以及与某些阻燃剂的协同剂作用。
丙烯中添加少量的滑石粉时,能起到成核剂的作用,细化晶粒、提高聚丙烯的结晶性,从而使聚丙烯各项机械性能提高,并且改善其透明性。
滑石粉表面改性对PP增强性能的影响:滑石粉经偶联剂处理后,其填充PP的增强性能明显提高;各种偶联剂对PP增强效果有很大的差别,其中以硅烷类最好,磷酸酯较差,而将硅烷与钛酸酯合用,其效果也较为理想,这可能与两者产生协同效应有关。
石粉粒度对PP增强性能的影响:滑石粉粒度在填充PP复合材料的制备中是一个很重要的因素,随着滑石粉粒度的减小,表面积的增大,粉体的增强性能提高,这主要是因为小颗粒表面缺陷相对较少,与PP发生物理化学结合的可能性大,界面粘结性能良好,在外力冲击下,会产生更多的微裂纹和塑性变形,但进一步超细化,使粉体表面显著增大,颗粒间作用过强,粉体易于结聚,影响了在PP中的分散性。
2填充量对性能的影响
量小于15%时,复合材料的强度随滑石粉用量的增加而增大,大于15%时则反而降低。这主要是由于滑石粉填充量太小,分散浓度太低,吸收外应力的主体是PP基体,不能起到明显的增强增韧作用;填充量较大时,粒子间过于相互接近,因有限的基体不足以包裹所有的颗粒,界面粘结状况下降,出现粘结缺陷,材料受冲击时微裂纹和塑性变形太大,几乎成为宏观开裂,导致强度下降。
滑石粉与PP间的粘附功:用不同偶联剂改性的超细滑石粉填充PP体系的动态粘度有较大的差别,硅烷偶联剂的效果较为理想,改性后滑石粉填充PP体系的动态粘度明显降低,改善了与PP的相容性。滑石粉与PP间的粘附功与复合材料的拉伸强度有良好的对应关系,粘附功越大,材料的力学性能越好。
当滑石粉质量分数为20%时,复合物的拉伸强度增加,而更高质量分数时会有所减少。在含10%的滑石粉且没有MAPP时,最大的强度大约增加5%。
滑石粉粒子和PP基质的化学耦合剂,通过MAPP偶联剂对拉伸性能有适宜的影响,MAPP的最适宜质量分数约为1.5-3.0%。MAPP树脂的质量分数为1.5%时,PP-30%滑石粉拉伸强度增加约10%。
在较大频率比例的情况下,对复合物流动性质的研究表明,增加滑石粉的含量,其流变性质总体来说降低。通过增加滑石粉质量分数到50%,其流动指数会减少,甚至会比为参考的PP值更低。
交叉频率的移动表现了分子移动性和松弛时间性质的变化。复合物的交叉频率几乎是一致的,滑石粉质量分数达到30%,当填充剂载荷更高时,其量会有所减少,这是因为填充剂粒子网状结构对聚合物分子流动性和其松弛时间的影响。交联剂适宜的量与复合物交叉频率和交叉系数的最小值有关。
3应用范围
滑石粉已经成为塑料改性重要的无机矿物填料,在填充改性聚丙烯(PP)塑料的研究与应用中受到重视。开发滑石粉填充改性PP塑料有研究空间,滑石粉填充改性PP,提高其品质,应用在汽车、电器领域,有巨大的市场前景。
滑石粉是PP聚丙烯塑料的常用矿物粉体填料,以其丰富的资源、低廉的价格和优异的填充性能而受到广泛关注。滑石粉填充的复合材料已广泛应用于汽车工业及日常用品其产品与未填充滑石粉的相比具有良好的表观质量、低的收缩率和较高的热变形温度,然而由于两相界面的亲和性不强滑石粉的直接填充往往导致一些力学性能的下降,从而使复合材料的应用受到限制。对其进行表面改性处理可有效地改进滑石粉与聚合物的界面亲和性提高聚合物对滑石粉的润湿能力改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态从而提高复合材料的物理力学性能。有关矿物粉体增强的性能国内外已有许多研究,对其增强机理进行了大量的分析探讨,并对提出的机理相继建立了一些模型这些研究促进了矿物粒子增强聚合物制备复合材料的理论和实际应用。
PP加滑石粉复合材料已广泛应用于汽车部件及日常用品的生产,其产品与未填充滑石粉的PP相比具有良好的表观质量、低的收缩率和较高的热变形温度,然而由于两相界面的亲和性不强,滑石粉的直接填充往往导致一些力学性能的下降,从而使复合材料的应用受到限制。对其进行表面改性处理可有效地改进滑石粉与聚合物的界面亲和性,提高聚合物对滑石粉的润湿能力,改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态,从而提高复合材料的物理力学性能。有关矿物粉体增强PP的性能国内外已有许多研究,对其增强机理进行了大量的分析探讨,并对提出的机理相继建立了一些模型,这些研究促进了矿物粒子增强聚合物制备复合材料的理论和实际应用。但这些研究都基于复合材料的结构分析、矿物粉体性质、填充量来立两者的相关关系,例如建立了材料强度、弹性模量、流变性能与矿物粉体填充量之间的关系式,而忽略了矿物粒子与聚合物基体界面作用的复杂性,而这个因素对于解释矿物粉体的增强作用、了解复合材料的应用性能都是至关重要的。
PP加滑石粉汽车专用料的应用概况汽车以节能、环保和低成本为主要发展方向,汽车材料塑料化是实现此方向的关键之一。聚丙烯改性材料以其质轻、价廉、易加工、改性产品成熟、可回收、综合性能优良等特性在汽车部件上的应用量逐年增长。目前随着PP专用料制造水平的提高,改性PP在汽车上的应用将更加广泛,主导产品是制造保险杠和仪表盘的PP改性专用料。
改性PP保险杠专用料在改性PP制造的汽车配件中,前后保险杠是最具有代表性、用量最大的零部件之一。当今世界普遍采用的PP/EPDM作为保险杠材料。国外聚丙烯汽车保险杠发展很快,目前使用塑料保险杠的车型已占90%以上,其中使用弹性体改性的聚丙烯保险杠约为70%,日本聚烯烃公司在PP/SEBS/POE/滑石粉/PP接枝复合材料制造的保险杠,具有高冲击强度和极好的涂覆性。
PP加滑石粉仪表板专用料仪表板是主要的汽车内饰件之一,国内外普遍采用对PP进行橡胶增韧和无机填充增强的方法,使汽车仪表盘用PP同时具有高刚性、高韧性。无机填料或增强材料有:滑石粉、云母和玻纤等。目前使用的仪表板可分为硬质仪表和软质仪表板。滑石粉改性PP主要用于成型硬质仪表板以及软质仪表板的骨架。利用熔融接枝的方法制备了高分子型界面相容剂,将其应用于PP与滑石粉的共混体系中,并在共混体系中加入增韧剂共聚物(POE)进行增韧。结果表明,相容剂发挥了良好的增容作用,在一定条件下使PP/滑石粉共混体系实现了强韧化,与未加相容剂的PP汽车仪表盘专用料相比,拉伸强度与冲击强度均有较大幅度的提高。仪表板要求具有高的冲击强度和韧性,采用EPDM含量较高的抗冲改性的滑石粉增强PP,可用于轿车的仪表板,其表面质量良好,易成型加工。采取复合增强的方法也是常用的措施,例如碳酸钙/滑石粉复合增强PP。