林茂青
（深圳市通產(chǎn)麗星科技集團(tuán)有限公司，深圳 518117）
摘要：采用氫化聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）改性抗沖透明聚丙烯（PP），經(jīng)雙螺桿熔融共混制備得到透明PP/SEBS共混物，研究了SEBS的添加量對抗沖透明聚丙烯力學(xué)性能和霧度的影響。結(jié)果表明，隨著SEBS添加量增大，共混物的沖擊強(qiáng)度顯著提高，霧度變化較小，制備出了具有優(yōu)異抗低溫沖擊性能的透明聚丙烯。
關(guān)鍵詞：抗沖透明聚丙烯；SEBS；沖擊性能；霧度
前言
透明聚丙烯是一種易加工、成本低、綜合性能較好的透明高分子材料，廣泛應(yīng)用于食品飲料包裝、整理箱、醫(yī)療器械等領(lǐng)域[1-2]。通常，獲得透明聚丙烯主要通過引入無規(guī)共聚單體（如乙烯、丁烯）和添加透明成核劑[3-4]。對于透明均聚聚丙烯(PPH)或無規(guī)共聚聚丙烯(PPR)，因玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高導(dǎo)致了其低溫韌性較差，極大的限制了其在低溫儲(chǔ)存環(huán)境下的應(yīng)用。為了改善透明聚丙烯低溫韌性的問題，通常采用POE、EVA、EPDM、SEBS等熱塑性彈性體作為改性劑解決聚丙烯低溫沖擊強(qiáng)度低問題[5-8]。但對于PPH或PPR體系，獲得較高的低溫沖擊強(qiáng)度則需要熱塑性彈性體改性劑添加量較大，導(dǎo)致了材料成本較高、彎曲模量下降明顯。
近年來，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，通過在聚丙烯的聚合階段引入橡膠相，調(diào)節(jié)連續(xù)相和橡膠相的折光指數(shù)相近，減少光線通過兩相所發(fā)生的散射和折射，在保證聚丙烯抗沖擊性能的同時(shí)提高材料透明性，推出了具有良好抗沖性和透明性的透明抗沖聚丙烯(PPB)產(chǎn)品。相對于透明PPH或PPR體系，透明PPB體系的低溫性能獲得了明顯改善，但在更苛刻的應(yīng)用場景下仍顯得不足。本文采用透明抗沖聚丙烯為基料，SEBS為增韌改性劑，通過雙螺桿熔融混合，考察了SEBS用量對透明抗沖聚丙烯力學(xué)性能和光學(xué)性能影響，制備出了具有優(yōu)異抗低溫沖擊性能的透明聚丙烯。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1原材料
抗沖透明聚丙烯（PPB-MT25），MFR為25g/10min（230℃，2.16kg），茂名石化公司；SEBS（Kraton® G1645），MFR為2.0~5.0 g/10min（230℃，2.16kg），美國科騰公司。
1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
雙螺桿擠出機(jī): ZSE-35，德國Leistritze公司; 注塑機(jī): K-TEC85，歐洲MILACRON; 多功能力學(xué)測試機(jī): Instron1121，英國Instron公司; 簡支梁沖擊試驗(yàn)機(jī): XJD-5.5，承德大華試驗(yàn)機(jī)有限公司；
1.3試樣制備
將PP、SEBS按照一定的配比（100/0、95/5、90/10、85/15，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）經(jīng)過擠出機(jī)共混造粒，于170-210℃下擠出造粒。根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)要求，注塑成型標(biāo)準(zhǔn)樣條，注塑溫度為200℃。
1.4測試表征
沖擊性能測試按照GB/T1043.1-2008，A型缺口，沖擊速率2.9 m/s，擺錘能量4J，測試溫度為23℃和0℃。彎曲性能測試按照GB/T 9341-2008，試樣（80×10×4）mm，試驗(yàn)速度2mm/min。霧度按照GB/T 2410 1980 測定，試樣厚度為1 mm和2mm。
2結(jié)果與討論
2.1沖擊性能
表1 SEBS改性抗沖透明聚丙烯的沖擊性能
SEBS添加量 簡支梁沖擊強(qiáng)度（23℃，kJ/m2） 簡支梁沖擊強(qiáng)度（0℃，kJ/m2）
0 9.22 3.17
5% 29.98 5.36
10% 46.21 8.80
15% 57.27 11.29
純聚丙烯由于其帶甲基支鏈的結(jié)構(gòu)決定其鏈柔性下降，導(dǎo)致其沖擊強(qiáng)度低，尤其是低溫沖擊性能差，并且聚丙烯對缺口較為敏感。通常采用橡膠或者彈性體共混改性，可以改善聚丙烯的韌性，但對透明性有一定的影響。SEBS作為熱塑性彈性體，其軟段部分是乙烯-丁烯共聚物，與聚丙烯具有良好的相容性，且其折射率與聚丙烯相近，因此可以用來改善聚丙烯的韌性。
表1為SEBS改性抗沖透明聚丙烯的沖擊性能，由表中可以看出，隨著SEBS含量的增加，聚丙烯/SEBS共混物的常溫和低溫沖擊強(qiáng)度都是逐步增加。當(dāng)SEBS含量為5%時(shí)，共混物常溫沖擊只有部分?jǐn)嗔眩?℃簡支梁沖擊強(qiáng)度從3.17KJ/m2提高到5.36 KJ/m2，能夠滿足大多數(shù)低溫存儲(chǔ)應(yīng)用場景；當(dāng)SEBS含量繼續(xù)增大時(shí)，常溫沖擊強(qiáng)度顯著增大，達(dá)到了高抗沖聚丙烯的抗沖級別；當(dāng)SEBS含量達(dá)到15%時(shí)，低溫沖擊也只有部分?jǐn)嗔眩砻魃倭刻砑覵EBS能夠有效地改善聚丙烯的沖擊強(qiáng)度。這主要是由于SEBS作為分散相均勻分布再PP形成的連續(xù)相中，當(dāng)收到外力沖擊時(shí)，分散在聚丙烯樹脂中的SEBS彈性體顆粒通過引發(fā)銀紋和誘發(fā)剪切帶，能夠吸收大量的沖擊能量，從而使共混物韌性增加。
2.2彎曲性能
圖1為彎曲模量和彎曲強(qiáng)度隨著SEBS含量的變化曲線。隨著SEBS含量的增加，共混體系的彎曲模量和彎曲強(qiáng)度逐漸降低。SEBS含量為15%時(shí)，彎曲強(qiáng)度從28.2MPa下降至17.7MPa，彎曲模量從983.3MPa降至570.0MPa。這是由于SEBS是熱塑性彈性體，其彎曲強(qiáng)度和彎曲模量本來就低于PP，因此共混體系彎曲強(qiáng)度和彎曲模量降低。
圖1 SEBS對抗沖透明聚丙烯彎曲性能的影響
2.3光學(xué)性能
圖2 SEBS對抗沖透明聚丙烯霧度的影響
霧度是偏離入射光方向的散射光與透射光通量之比，衡量透明材料不清晰或渾濁的程度，反應(yīng)材料內(nèi)部或外部表面對光線的散射程度[9]，是表征聚丙烯材料透明性的主要指標(biāo)。由于聚丙烯是一種半結(jié)晶性聚合物，其內(nèi)部同時(shí)存在晶區(qū)和非晶區(qū)，兩者的折光率不匹配導(dǎo)致了入射光在其界面處發(fā)生折射與反射，從而增大了制品霧度。但當(dāng)聚丙烯的球晶尺寸小于可見光的波長時(shí)，光可不穿過晶區(qū)直接從非晶區(qū)穿過，減小了光的折射和反射，因此晶粒尺寸越小，制品的透明度越好，其霧度也越低[10]。
圖2是SEBS含量對抗沖透明聚丙烯霧度的影響曲線，從圖中可以看，添加5%SEBS，抗沖透明聚丙烯的1mm和2mm片霧度變化較小；隨著SEBS的添加量繼續(xù)增大，抗沖透明聚丙烯的霧度稍微有所增大，整體上SEBS的加入對抗沖透明聚丙烯透明性影響較小，制備出了具有優(yōu)異抗低溫沖擊性能的透明聚丙烯。
3結(jié)論
（1）SEBS的加入可以充當(dāng)彈性體的應(yīng)力集中中心從而引發(fā)更多銀紋與剪切帶，使抗沖透明聚丙烯沖擊強(qiáng)度顯著增加，彎曲模量和彎曲強(qiáng)度降低。
（2）SEBS的加入對抗沖透明聚丙烯的霧度影響較小，制備出了具有優(yōu)異抗低溫沖擊性能的透明聚丙烯。
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