PP/EVA復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析

胡紅偉

摘 要：本文采用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)聚丙烯（PP）和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）進(jìn)行共混擠出?？疾炝薖P不同含量對(duì)PP/EVA復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的影響。通過傅里葉紅外光譜（FTIR）和電子掃描顯微鏡（SEM）等對(duì)樣品進(jìn)行了測(cè)試與表征。

關(guān)鍵詞：聚丙烯 輻射交聯(lián) 分散相 共混結(jié)構(gòu)

聚丙烯材料（PP）是一種廣范應(yīng)用的工程塑料，具有良好的物理和化學(xué)性能。EVA是一種優(yōu)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(fù)合材料。因此，對(duì)EVA/PP體系的研究，報(bào)道較多。在文獻(xiàn)中，研究者通過兩種方式采用SEM對(duì)EVA在PP中的分散狀態(tài)進(jìn)行研究：1）直接噴金進(jìn)行觀察；2）采用有機(jī)溶劑把EVA相刻蝕掉，然后進(jìn)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(bào)道基本沒有。其原因可能是絕大多數(shù)溶劑能把PP溶解掉，同時(shí)也能把EVA溶解掉，對(duì)形貌的觀察造成困難。

本文采用PP與EVA進(jìn)行共混擠出，研究了不同含量PP對(duì)PP/EVA共混體系結(jié)構(gòu)性能的影響，使用電子束輻射法使EVA交聯(lián)，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(tài)。

1、實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原料與儀器

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

1.2 樣品制備

按照不同比例，在雙螺桿擠出機(jī)（PTW16，德國(guó)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(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

（1）凝膠含量：用THF在索氏抽提器中抽提48小時(shí)，凝膠含量用式（2）計(jì)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(jìn)行測(cè)試。

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

2、結(jié)果與討論

根據(jù)PP和EVA在空氣中的輻射效應(yīng)，PP為輻射降解型聚合物，而EVA則是輻射交聯(lián)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(dāng)吸收劑量超過250kGy時(shí)，EVA的凝膠含量增加極少，所以，本實(shí)驗(yàn)選用300kGy的吸收劑量對(duì)PP/EVA復(fù)合材料樣品進(jìn)行輻照。然后用THF抽提48小時(shí)。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(fù)合材料中PP相被抽提掉。圖3是不同PP含量下復(fù)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(xiàn)，說明PP在PP/EVA中是呈帶狀分布的；當(dāng)PP含量為30w%時(shí)（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(duì)均一，表明共混體系中EVA相與PP相混合均勻呈海島結(jié)構(gòu)，并且PP為分散相，EVA為連續(xù)相。隨著PP組分含量的進(jìn)一步升高，出現(xiàn)雙連續(xù)相，呈現(xiàn)出互穿結(jié)構(gòu)（圖（c）和圖（d）），而當(dāng)EVA組分含量的再降低，EVA逐步成為分散相，而PP則成為連續(xù)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(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究了不同PP含量對(duì)PP/EVA體系的影響。著重考察了PP/EVA體系的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。結(jié)論概述如下：

（1）對(duì)樣品進(jìn)行分層，然后采用紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試分析，結(jié)果表明樣品內(nèi)部和外部?jī)上嗟姆植际且恢碌?，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(lián)的方法，THF抽提掉PP相，再用電子顯微鏡觀察，結(jié)果表明隨著PP含量的增加，PP/EVA共混體系先后呈現(xiàn)均勻的海島結(jié)構(gòu)和互穿結(jié)構(gòu)。

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