探究PP/HDPE與炭黑復(fù)合材料的性能

王建軍（泰安現(xiàn)代塑料有限公司,山東　泰安　271000）

探究PP/HDPE與炭黑復(fù)合材料的性能

王建軍
（泰安現(xiàn)代塑料有限公司,山東泰安271000）

HDPE及PP之中的單體含量、乙烯基的總含量都有差異。按照含量差異，篩選不同質(zhì)地的炭黑、PP/HDPE等當(dāng)成必備的原材，辨別物質(zhì)性能。篩選的增塑劑對(duì)于復(fù)合架構(gòu)下的炭黑材質(zhì)都帶有某一性能影響。調(diào)研數(shù)據(jù)表明，采納工藝流程制作了最優(yōu)拉伸特性的、帶有永久形變特性的這類復(fù)合材質(zhì)，提升材質(zhì)性能。這種復(fù)合材質(zhì)，可以制備最優(yōu)性能層次的復(fù)合材料制品。

PP/HDPE；炭黑；復(fù)合材料；性能

復(fù)合炭黑材料，擁有高分子這樣的特性。經(jīng)過(guò)分散流程形成復(fù)合的表層。在這之中，HDPE、PP及篩選的炭黑復(fù)合原材含有纖維。炭黑固有的性能很穩(wěn)定，是運(yùn)用范疇最廣的、特性優(yōu)良的填料，性能持久穩(wěn)定。本文采納了低密度情形下的PP/HDPE（HDPE是高密度聚乙烯）及炭黑復(fù)合材料，當(dāng)成基體樹(shù)脂，把它添加至經(jīng)由處理的炭黑，共同調(diào)和成復(fù)合材料。

1　設(shè)定測(cè)驗(yàn)流程

（1）原材及設(shè)備。測(cè)驗(yàn)必備原材，包含聚乙烯、PP/HDPE、炭黑及調(diào)制無(wú)水乙醇、鈦酸酯特性的偶聯(lián)劑。選購(gòu)配套設(shè)備，包含平行架構(gòu)的雙螺桿擠出設(shè)備、塑料注射必備的設(shè)備、平板硫化設(shè)備、加硫成型設(shè)備。此外，軟化點(diǎn)測(cè)定的儀器、高電阻計(jì)及辨別熔體流速的配套設(shè)備，也應(yīng)預(yù)備穩(wěn)妥。

（2）混合熔煉步驟。稱取足夠炭黑，添加至高速特性的混合設(shè)備內(nèi)，調(diào)制15分鐘。炭黑原材升溫直至50℃。在這之后，添加適當(dāng)比值的偶聯(lián)劑，融匯無(wú)水乙醇，加溫成100℃，調(diào)和40分鐘并予以取出。室溫狀態(tài)下，停放一天以便蒸發(fā)冗余的溶劑。處理得到炭黑，依據(jù)設(shè)定好的比值把它拌合在PP及HDPE這樣的制劑內(nèi)。采納螺桿擠出機(jī)，制備微粒物質(zhì)以備測(cè)定。

炭黑及分解出的聚丙烯，依據(jù)不同比值來(lái)調(diào)和，并且擠出微粒。所得微粒物質(zhì)，經(jīng)過(guò)注射得來(lái)標(biāo)準(zhǔn)樣本。擬定160℃這一高溫，凝煉15分鐘以便制備出料。裁剪這種片料，再次壓制冷卻。

（3）擬定測(cè)試項(xiàng)目。性能測(cè)定項(xiàng)目，包含拉伸特性的測(cè)定、沖擊彎曲性能、熱變形的特性、流動(dòng)速率及洛氏硬度、材質(zhì)電性能。

2　測(cè)試得到結(jié)論

2.1材質(zhì)力學(xué)特性

炭黑混合材質(zhì)特有的力學(xué)屬性，會(huì)隨著添加含量變動(dòng)。具體而言，添加進(jìn)來(lái)的炭黑遞增時(shí)，復(fù)合材質(zhì)被測(cè)定的拉伸強(qiáng)度，也會(huì)隨之變大；對(duì)應(yīng)沖擊強(qiáng)度，反而漸漸縮減。這是因?yàn)椋瑥?fù)合體系以內(nèi)的炭黑微粒常常被分割及包裹起來(lái)。微粒潛藏的裂隙都予以填滿。若增添某一張力，那么細(xì)化的基體區(qū)域慢慢被張開(kāi)，材質(zhì)初始的拉伸特性會(huì)隨之提升。炭黑帶有表層的活性，它接觸著偏多的大分子鏈。這種狀態(tài)下，大分子鏈很難隨便去滑動(dòng)。對(duì)比PP基體，炭黑原材被劃歸高模量這樣的偏硬材質(zhì)。復(fù)合原材特有的脆性會(huì)變大，縮減沖擊強(qiáng)度。

伴隨炭黑的累加，HDPE這樣的總體架構(gòu)漸漸會(huì)凸顯硬度水準(zhǔn)的降低、彎曲強(qiáng)度慢慢縮減。彎曲程度縮減，由于原材之中的炭黑變多。基體樹(shù)脂及摻雜的炭黑并沒(méi)能彼此相容，物質(zhì)分散特性不佳，很易集中應(yīng)力。這種情形下，總體彎曲強(qiáng)度慢慢縮減。體系硬度縮減，由于偏低線性范疇的聚乙烯被設(shè)定成母粒之中的必備基體。原有的聚乙烯被測(cè)得的密度偏低，同時(shí)顯示線性。增添炭黑時(shí)，體系初始硬度并沒(méi)能變大，反而緩慢變小。

2.2材質(zhì)抗老化特性

材質(zhì)固有的力學(xué)特性，包含原材的拉伸強(qiáng)度、材料伸長(zhǎng)率、常規(guī)的沖擊強(qiáng)度。細(xì)微的炭黑數(shù)量變動(dòng)，都會(huì)帶來(lái)偏大范疇的力學(xué)性能變動(dòng)。復(fù)合材質(zhì)表層初始的這類抗老化特性，會(huì)隨著遞增的炭黑總量而漸漸變大。若炭黑累加至7%之上，那么材質(zhì)初始的抗老化特性就會(huì)快速遞增。這是因?yàn)椋亢谖⒘９逃械谋舜碎g隔被縮減，微粒彼此銜接。若微粒足夠彼此接近，則會(huì)建構(gòu)某一隧道效應(yīng)。

2.3材質(zhì)流動(dòng)特性

增加炭黑越多，復(fù)合材質(zhì)表現(xiàn)著的流動(dòng)特性會(huì)變得越差。這是由于，剪切分散之中，炭黑微粒漸漸集聚，它們聚合成偏大規(guī)模的新微粒。剪切流動(dòng)這一流程內(nèi)，微粒彼此撞擊、彼此摩擦帶來(lái)凸顯的這種阻力，減弱了分子鏈，減弱粘性流動(dòng)。例如：若炭黑初始總量累加至15%，熔體總體這樣的流動(dòng)速度，會(huì)被減低至每10分鐘0.17克，影響后續(xù)加工。

為了改善情況，應(yīng)能維持最優(yōu)范疇的導(dǎo)電特性，縮減炭黑的總耗費(fèi)，增加材質(zhì)流動(dòng)。此外，還可添加多樣的助劑，以便促進(jìn)流動(dòng)。材質(zhì)熱變形及總體炭黑量，也帶有反比的聯(lián)系。這是由于，PP材質(zhì)固有的轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)比聚丙烯還是偏低的。（PP就是聚丙烯）

3　完善工藝處理

熱處理某一溫度之下，若處理時(shí)段很短，那么材質(zhì)固有的電阻率會(huì)漸漸升高。升至某一峰值，開(kāi)始逐漸變小。這種狀態(tài)表明，炭黑微粒帶有某一分布規(guī)則。導(dǎo)電通路之中，微粒初始受熱之時(shí)，先會(huì)彼此集聚，變更了初始位置。這種變動(dòng)傾向，帶來(lái)導(dǎo)電路徑的部分切斷。伴隨時(shí)間延長(zhǎng)，偏細(xì)微粒漸漸消失，擁有足夠能量的新微粒會(huì)慢慢去偏移，重新建構(gòu)更多的這類通路，帶來(lái)初始電阻的漸漸回落。為此，擬定了120℃這樣的熱處理溫度，擬定十分鐘時(shí)間，提升導(dǎo)電性能。（又在大篇幅介紹導(dǎo)電，全文導(dǎo)電相關(guān)的文字不要出現(xiàn)！）

炭黑表層有著很高的活性，這種表層含有大分子鏈，它們很難隨意滑動(dòng)。正因如此，炭黑材料被歸類為質(zhì)地堅(jiān)硬的高模量物質(zhì)。復(fù)合材質(zhì)原有的脆性逐漸增大，原材料的沖擊強(qiáng)度不斷變小。增加了足夠的炭黑時(shí)，PP/HDPE逐漸顯示出硬度縮減的變化規(guī)律，也減小了原有的彎曲強(qiáng)度。出現(xiàn)這種狀態(tài)，是由于炭黑及固有的基體樹(shù)脂不會(huì)很好地彼此兼容，混合物的分散性能不良，很容易聚集偏多的應(yīng)力，縮減總體的彎曲強(qiáng)度。聚乙烯的線性范圍很低，它常常被歸類為母粒必需的基體。若在聚乙烯之中增添足夠的炭黑，那么初期的原料硬度不會(huì)變大，而是會(huì)漸漸縮減。

壓制溫度附帶的影響還是偏小的。然而，若擬定了偏低的壓制溫度，或者偏高溫度，都會(huì)帶來(lái)不佳的干擾。經(jīng)過(guò)綜合考量，把最優(yōu)的壓制溫度擬定成180℃。這種溫度之下，復(fù)合材質(zhì)擁有最優(yōu)的流動(dòng)表象。若模壓必備的溫度從起初的160℃漸漸升高至后續(xù)的200℃，則電阻初始的數(shù)量級(jí)并沒(méi)被變更；但若持續(xù)增溫，就會(huì)變更初始的數(shù)量級(jí)。電阻率沒(méi)能上漲，反而隨著微粒集聚，這類電阻慢慢被縮減。微粒過(guò)快集聚，消解了這種上漲，帶來(lái)導(dǎo)電通路。

4　結(jié)語(yǔ)

PP、HDPE特有的復(fù)合體系內(nèi)，炭黑含量若能超出8%，那么復(fù)合材質(zhì)固有的綜合特性最優(yōu)。若設(shè)定了120℃這樣的初始溫度、10分鐘時(shí)間，則可獲取最佳的材質(zhì)導(dǎo)電特性。復(fù)合體系特有的總體模壓溫度，適合擬定180℃。各類工藝條件，對(duì)于材質(zhì)表現(xiàn)著的綜合特性都會(huì)凸顯影響。

[1]薛剛,喻慧文,李彬等.非對(duì)稱同向雙螺桿擠出機(jī)加工PP/HDPE/ POE共混復(fù)合材料的研究[J].塑料科技,2014(04):57-61.

[2]王雷,吳文彪,楊緒迎.高性能EPDM/炭黑復(fù)合材料的制備與性能研究[J]. 橡膠科技市場(chǎng),2012(07):17-21.