可涂敷、耐候性聚丙烯保险杠料的研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhenry123
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20世纪70年代以后,聚丙烯(PP)以价格低廉、来源丰富、加工简单、易于回收和较好的性价比等优势在汽车领域得到迅速发展,尤其是PP用于制造保险杠所占比例也越来越大。但是纯PP材料主要存在抗冲击性能差、成型收缩率大、可涂敷性和耐候性差等缺点,用作保险杠料时须经改性。经国内外多年研究,抗冲击能力和成型收缩率的问题已得到比较满意的解决,但可涂敷性和耐候性等问题,到目前还没有得到较好的解决。 PP具有较低的表面能和惰性的化学结构,其着色性、生物相容性及制品表面的涂敷性能差,与各种涂饰剂如颜料、涂料和油墨的粘接强度低。PP改性主要包括化学处理法、电晕处理法、火焰及热处理法、等离子处理法、表面接枝法及共混改性法等。相对而言,共混改性法在工艺及实际应用中最为经济、简便和易工业化生产。本论文首先通过双螺杆挤出机在PP分子链上熔融接枝多种极性单体来改善PP可涂敷性,然后利用接枝PP改性市场上常用的三种保险杠料,最后利用多种光稳定剂和抗氧剂互配使用,得到既可涂敷又可耐候的PP保险杠专用料。同时,也为拓展PP在包装、家电、轻工和医药等行业应用打下基础。 本论文首先研究了以1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷(LQ-CH335)为引发剂,马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸(MAA)为接枝单体,苯乙烯(St)为接枝共单体,丙烯酰胺(AM)为辅助引发剂的复合引发剂多单体熔融接枝体系对PP制品表面可涂敷性能的影响,利用静态水接触角、衰减全反射傅立叶变换红外光谱法(ATR-FTIR)和差示扫描量热法(DSC)对接枝PP进行分析表征。研究结果表明,添加极性单体可有效降低制品表面水接触角;共单体St和辅助引发剂AM可进一步降低水接触角。St起桥梁作用有利于单体接枝,AM可优先极性单体先从PP分子链上夺氢,提高接枝效率,使接枝PP表面水接触角下降。例如,当LQ-CH335、AM、GMA和St用量分别为0.3%(质量分数,下同)、0.1%、1.0%和1.0%时,接枝PP水接触角从108.6°降低到56.7°,比单独使用1%GMA或1%MAH接枝PP分别降低了约15°或22°。 其次,本论文利用自制的接枝PP共混改性多种PP保险杠专用料,对改性后保险杠料的力学性能和表面亲水性能进行分析,并利用扫描电子显微镜(SEM)进行分析表征。 研究结果表明,接枝PP普遍在保证PP保险杠专用料力学性能的前提下,可降低水接触角大约30~40°。例如,在保险杠料B2和B3中添加10%PP-AM(0.1%)-g-(GMA-co-St)-1%时,水接触角分别曲原来的108.4°和114.1°均下降到大概75°。最后,本论文在改性保险杠料B3的基础上,利用正交试验研究了多种PP常用光稳定剂UV944、UV770、UV327和抗氧剂B215的互配使用情况,考察其对改性后的保险杠料B3的Izod缺口冲击强度、拉伸性能和弯曲性能的协同作用及其最佳互配使用量。正交实验分析得,当UV944、UV770、UV327和B215用量分别为0.5%、0.5%、0.2%和0.3%时,可得到既可涂敷又可耐候且符合生产要求的PP保险杠专用料。采用紫外光人工加速老化实验(波长为300nm的紫外线,70℃下,不淋水),经过168h后,改性后的保险杠料B3的主要力学性能仍然保持良好。例如,168h后,不添加稳定剂的保险杠料B3的Izod缺口冲击强度、拉伸屈服强度和弯曲强度分别为0.9kJ/m<2>、17MPa和10MPa,经一系列配方改性后的保险杠料B3则分别为9~10kJ/m<2>、35~40MPa和50~60MPa。
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