POE的性能及在聚烯烴樹脂改性中的應(yīng)用

劉巖

（黑龍江省潤特科技有限公司研發(fā)部）

摘 要：在茂金屬聚烯烴中，POE是一種經(jīng)過在催化作用后形成的一種彈性體，這是在傳統(tǒng)三元乙丙橡膠基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，在力學(xué)性能方面具有顯著的作用，并且能夠在加工的過程中還具有流變性的特點(diǎn)，可以說，POE是一種創(chuàng)新型的材料，過去的聚烯烴樹脂很難有效的抗擊沖擊，但是在POE的作用下，這一情況得到了有效的改善，是一種良好的改性劑，在本文的論述中主要探討了POE的主要性能以及在聚烯烴樹脂改性過程中的具體應(yīng)用，希望在今后的實(shí)際工作中有所幫助。

關(guān)鍵詞：聚烯烴彈性體；三元乙丙橡膠；改性劑；聚乙烯；聚丙烯

在新研制的材料中，POE是一種新出現(xiàn)的材料，美國的一個(gè)化學(xué)公司應(yīng)用了限定幾何構(gòu)型的催化技術(shù)研制了這一種新型材料，這種技術(shù)在生產(chǎn)的過程中可以保證分子鏈的飽和，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行人為的控制，同時(shí)在相對(duì)分子質(zhì)量方面也具有一定的單體分布趨勢，能夠保證更加長遠(yuǎn)的使用，并且還能忍受紫外線，在力學(xué)性能方面的效果也是尤為突出的，能夠在很多生產(chǎn)過程中起到有效的保護(hù)作用，在價(jià)格方面也是十分適中的，具有較高的性價(jià)比，因此值得進(jìn)一步推廣。

1、POE的性能特點(diǎn)

從自身的性能特點(diǎn)上來進(jìn)行分析，這是一種運(yùn)用溶液法之后進(jìn)行聚合最終獲得的一種材料，其中的單體辛烯大約有20%以上的含量，具有較低的密度，在聚乙烯鏈的結(jié)晶區(qū)能夠承載一定的負(fù)荷，由此便形成了無定型區(qū)，具有橡膠彈性，通過對(duì)聚合物的微觀觀察可以發(fā)現(xiàn)其在宏觀方面是具有他一定性能的，具有比較特殊的分子結(jié)構(gòu)，能夠滿足綜合性能上的要求，這與傳統(tǒng)的彈性體相比具有十分顯著的優(yōu)勢。具體來說，主要包含以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。

首先是在分子鏈的結(jié)構(gòu)中不包含不飽和鍵，其中含有的叔碳原子比較少，能夠保證熱穩(wěn)定以及耐候性。其次是在外形方面呈現(xiàn)顆粒狀，能夠直接與聚丙烯相互結(jié)合在一起，在混合方面更加快捷，也更加均勻。第三是具有抗敏感性，相對(duì)分子質(zhì)量呈現(xiàn)均勻的分布，在加工的過程中不容易讓邊緣出現(xiàn)卷曲的狀態(tài)。第四是能夠采用過氧化物、輻射以及硅烷實(shí)現(xiàn)交聯(lián)，其性能更加優(yōu)越，相比于二元乙丙橡膠等具有更加顯著的效果。第五是在材料透明度方面更高，最后在加工性以及力學(xué)性能方面也能夠保持一種平衡，這是一般材料所不具備的。

2、POE與傳統(tǒng)EPDM的比較

通過與傳統(tǒng)的匯EPDM相比較可以發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的分子主鏈結(jié)構(gòu)中，主要呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)郾┑娜笨诩右赃M(jìn)一步的改進(jìn)，但是這種材料的不足之處主要體現(xiàn)在耐候性以及熱穩(wěn)定性方面，在加工的過程中也是存在一定缺陷的，所以在POE材料出現(xiàn)以后，這一問題得到了有效的解決，能夠彌補(bǔ)聚丙烯中存在的不足，在韌性以及透明性方面也具有更高的水平，在相關(guān)工作人員的研究中可以發(fā)現(xiàn)，POE在改性以后的韌性依然沒有發(fā)生改變，可以見其在生產(chǎn)方面所具有的優(yōu)勢，能夠有效的彌補(bǔ)沖擊強(qiáng)度不足的問題，同時(shí)也保證了成型周期的進(jìn)一步縮短。

將POE當(dāng)做抗沖擊的改性劑是具有一定現(xiàn)實(shí)意義的，因?yàn)槠渚哂型怀龅膬?yōu)勢。首先是相比較于EPDM，其側(cè)乙基的長度要優(yōu)于側(cè)甲基，在分子鏈中能夠形成一種聯(lián)結(jié)的關(guān)系，所以能夠起到緩沖的作用，這樣銀紋也就不會(huì)因?yàn)槭芰Φ挠绊懚斐闪鸭y的現(xiàn)象，具有更好的增韌效果。其次是在長鏈支化結(jié)構(gòu)中，主要是對(duì)POE加以進(jìn)一步的改進(jìn)，在加工流變性能方面更加優(yōu)越，這樣POE在熔體彈性以及剪切敏感性方面就會(huì)變得更加理想，具有更好的分散狀態(tài)，而不會(huì)輕易的出現(xiàn)破裂的現(xiàn)象，具有較強(qiáng)的抗沖擊性。最后是在提高了抗沖擊性的同時(shí)，產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度并不會(huì)降低，依然保持在原狀態(tài)中。

3、POE在聚烯烴樹脂改性中的應(yīng)用

3.1PE/POE體系

近年來，木塑復(fù)合材料因其成本低、質(zhì)量輕、機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)受到普遍關(guān)注。但熱塑性塑料在填充木粉后變脆，限制了木塑復(fù)合材料的應(yīng)用和推廣。李蘭杰等采用廢木粉填充高密度聚乙烯（HDPE）制備木塑復(fù)合材料，用茂金屬聚乙烯（mPESP1520）和POE分別對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行改性。在兩者用量小于12%時(shí)增韌效果相差不大，但用量大于12%時(shí)，用POE增韌的復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率增加迅速，而用mPESP1520增加幅度比較平緩。M.J.O.C.Guima-raes研究了HDPE與POE共混物的力學(xué)性能和熱性能。熱分析結(jié)果表明HDPE和POE具有良好的相容性，共混材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率提高，當(dāng)POE含量在10%左右時(shí)，材料在室溫下具有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性。

POE改性聚乙烯（PE）制備的發(fā)泡材料具有良好的彈性和強(qiáng)度，可用于制作粘合膠帶。將30份含離子結(jié)構(gòu)的PE和6.5份偶氮二甲酰胺加入到100份質(zhì)量比為3：7的POE和乙烯-辛烯（含量小于20%）聚合物AffinityPL1845組成的混合物中，擠成片材后輻射交聯(lián)，在250e下發(fā)泡，所得1mm厚的泡沫片材具有良好的韌性，其橫、縱方向的彎曲強(qiáng)度可分別達(dá)到30.2MPa和24.3MPa。

POE未經(jīng)接枝改性，樹脂相與無機(jī)粒子形成相互分離的結(jié)構(gòu)。而POE經(jīng)過馬來酸酐（MAH）接枝改性后與填料粒子的相容性提高，在熔融加工中形成樹脂包覆無機(jī)粒子的結(jié)構(gòu)，能充分發(fā)揮無機(jī)粒子對(duì)樹脂的增強(qiáng)或增韌作用。由于單純對(duì)POE接枝MAH成本高，而且POE的軟化點(diǎn)低，所以在設(shè)備上必須增加水環(huán)切粒，這樣不僅接枝物的接枝率高，熔體流動(dòng)速率大，而且產(chǎn)品為白色透明顆粒，質(zhì)感好，無異味，改善了單純POE接枝加工上的困難，降低了成本。

3.2PP/POE體系

馮予星研究發(fā)現(xiàn)PP/POE共混合金呈兩相結(jié)構(gòu)，POE在PP連續(xù)相中形成“海-島”結(jié)構(gòu)。隨著不同門尼粘度POE的加入，POE在PP1947基體中的粒子大小不同，PP1947/POE8180中POE分散相粒徑最小，說明POE8180與基體PP1947有較好的相容性。加入20份的POE8180就可使共混合金發(fā)生脆韌轉(zhuǎn)變，POE在PP中引發(fā)大量的銀紋，有效的提高PP的常溫、低溫沖擊強(qiáng)度。

趙楓等發(fā)現(xiàn)PP/POE/PE體系的熔體流動(dòng)速率、屈服強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量隨著POE的增加而下降，當(dāng)固定POE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，在均聚PP（PPH）/POE共混物中加入共聚PP（PPB），且PPHBPPB的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1：1時(shí)體系的沖擊強(qiáng)度提高了300%，這樣完全可以減少POE的含量降低成本。將POE質(zhì)量分?jǐn)?shù)降為10%，并加入10%PE，共混體系的沖擊強(qiáng)度并不隨著增韌劑POE的減少而降低，體系的剛性也沒有較大變化，因此PE的加入起到了一種輔助增韌劑的作用，PP/POE/PE三元共混體系具有較好的協(xié)同效應(yīng)。

郭紅革采用半有效硫化體系（S/促CZ）制得丁腈橡膠、丁苯橡膠、EPDM、POE的母煉膠，并與PP在高溫輥上動(dòng)態(tài)硫化。測試發(fā)現(xiàn)POE/PP的力學(xué)性能最好，其拉伸、撕裂強(qiáng)度可分別達(dá)到9.82MPa和49.26N/mm，但體系流動(dòng)性較丁腈橡膠/PP差些。

4、結(jié)語

POE采用茂金屬催化劑體系合成，其聚合物組成、相對(duì)分子質(zhì)量及其分布都是可控的，而目前市場對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和性能的優(yōu)化及按需定制材料性能的要求越來越強(qiáng)烈，同時(shí)世界范圍內(nèi)EPDM嚴(yán)重缺貨，價(jià)格居高不下，POE一經(jīng)問世便引起了人們的關(guān)注。因此筆者認(rèn)為加強(qiáng)研究如何進(jìn)一步提高POE與樹脂基體和填料之間的相容性，如加強(qiáng)對(duì)POE接枝改性以及與POE形成共聚物的研究，可以使POE得到更加廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

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