PP/EVA復合材料結構的分析

胡紅偉

摘 要：本文采用雙螺桿擠出機對聚丙烯（PP）和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）進行共混擠出。考察了PP不同含量對PP/EVA復合材料結構的影響。通過傅里葉紅外光譜（FTIR）和電子掃描顯微鏡（SEM）等對樣品進行了測試與表征。

關鍵詞：聚丙烯 輻射交聯 分散相 共混結構

聚丙烯材料（PP）是一種廣范應用的工程塑料，具有良好的物理和化學性能。EVA是一種優良的樹脂，具有良好的柔軟性和橡膠一樣的彈性，兩者混合可得到不同性能的復合材料。因此，對EVA/PP體系的研究，報道較多。在文獻中，研究者通過兩種方式采用SEM對EVA在PP中的分散狀態進行研究：1）直接噴金進行觀察；2）采用有機溶劑把EVA相刻蝕掉，然后進行觀察。研究者研究了EVA在PP中的分散情況，而PP在EVA中的分散研究報道基本沒有。其原因可能是絕大多數溶劑能把PP溶解掉，同時也能把EVA溶解掉，對形貌的觀察造成困難。

本文采用PP與EVA進行共混擠出，研究了不同含量PP對PP/EVA共混體系結構性能的影響，使用電子束輻射法使EVA交聯，并使用溶劑把PP相刻蝕掉，考察了PP在PP/EVA共混體系的分散形態。

1、實驗

1.1 主要原料與儀器

EVA，（14-2），北京有機化工公司；PP，（T30S），上海石化公司；四氫呋喃（THF），（AR），國藥集團公司；傅里葉紅外光譜儀（FT-IR），AVATAR 370 型，美國NICOLET公司；掃描電子顯微鏡（SEM），LEO 1530VP，德國LEO公司。

1.2 樣品制備

按照不同比例，在雙螺桿擠出機（PTW16，德國哈克公司）上擠出，擠出溫度175 ℃，然后在180℃下壓成厚為1mm的片材。

1.3 性能測試與結構表征

（1）凝膠含量：用THF在索氏抽提器中抽提48小時，凝膠含量用式（2）計算。

（2）

式中，GC表示凝膠含量；w0 表示抽提前樣品的重量；w1表示抽提后樣品的重量。

（2）FTIR分析：放到傅里葉紅外變換光譜儀上，采用反射法進行測試。

（3）SEM分析：樣品首先采用電子束進行輻照交聯，然后在液氮中脆斷，隨后用THF抽提48小時，真空下噴金，然后用SEM對其斷面進行觀察，加速電壓10 kV。

2、結果與討論

根據PP和EVA在空氣中的輻射效應，PP為輻射降解型聚合物，而EVA則是輻射交聯型聚合物。從凝膠含量變化曲線圖（圖1）上可以看出，隨著吸收劑量的增加，EVA的凝膠含量不斷增加，而當吸收劑量超過250kGy時，EVA的凝膠含量增加極少，所以，本實驗選用300kGy的吸收劑量對PP/EVA復合材料樣品進行輻照。然后用THF抽提48小時。圖2為50%PP樣品抽提前后的紅外光譜圖，從圖2中可以看出，抽提后的曲線（圖2 （b））較抽提前的曲線（圖2（ a）），PP中-CH3的特征吸收峰消失（如，2952cm-1， 1165cm-1 和973cm-1 等），說明PP/EVA復合材料中PP相被抽提掉。圖3是不同PP含量下復合材料的SEM圖。PP-10中（圖3（a）），EVA含量較多，抽提后有縫隙狀條紋出現，說明PP在PP/EVA中是呈帶狀分布的；當PP含量為30w%時（圖3（b）），PP被抽提去除后形成的小孔清晰可見，且孔隙的大小相對均一，表明共混體系中EVA相與PP相混合均勻呈海島結構，并且PP為分散相，EVA為連續相。隨著PP組分含量的進一步升高，出現雙連續相，呈現出互穿結構（圖（c）和圖（d）），而當EVA組分含量的再降低，EVA逐步成為分散相，而PP則成為連續相。從SEM圖片中可以看到，不同比例共混物中PP和EVA這兩相的分布都是均勻的。

3、結論

本實驗研究了不同PP含量對PP/EVA體系的影響。著重考察了PP/EVA體系的結構和機械性能。結論概述如下：

（1）對樣品進行分層，然后采用紅外光譜儀進行測試分析，結果表明樣品內部和外部兩相的分布是一致的，說明了在加工的過程中兩相混合是均勻的。

（2）采用EVA電子束輻照交聯的方法，THF抽提掉PP相，再用電子顯微鏡觀察，結果表明隨著PP含量的增加，PP/EVA共混體系先后呈現均勻的海島結構和互穿結構。

參考文獻

[1]Abdel-Hamid H M. Effect of electron beam irradiation on polypropylene films—dielectric and FT-IR studies[J]. Solid-state electronics， 2005， 49（7）： 1163-1167.

[2]Shin S H， Petrov S. Crosslinking and degradation of polypropylene by electron beam irradiation in the presence of trifunctional monomers[J]. Radiation Physics and Chemistry， 2004， 69（3）： 239-244.

[3]Poncin-Epaillard F， Chevet B， Brosse J C. Modification of isotactic polypropylene by a cold plasma or an electron beam and grafting of the acrylic acid onto these activated polymers[J]. Journal of applied polymer science， 1994， 53（10）： 1291-1306.