王自瑛 馬立波 李珊珊

（常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州213164）

0 前言

高密度聚乙烯（HDPE）是一種應(yīng)用范圍很廣泛的熱塑性塑料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和易成型加工等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品、汽車、化工等領(lǐng)域[1]。但HDPE結(jié)晶度高，韌性不夠高、硬度低、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能（ESCR）差，這些缺陷制約了它的適用范圍，尤其是注塑制品接線暗合中的酞青蘭系列，放置三個(gè)月后就出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其使用。本文圍繞HDPE增韌為中心任務(wù)，采用注塑級HDPE樹脂，研究了HDPE牌號、EVA、LLDPE對HDPE注塑制品力學(xué)性能及耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

HDPE6070（菲律賓NPCA）；HDPE6070（韓國大林）；HDPE5306J（揚(yáng)子石化）；EVA4355（美國杜邦）；LLDPE（DFDA-7042揚(yáng)子石化）；酞青蘭阻燃色母粒（自制）。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備

塑料注塑成型機(jī)（CJ50E，震德塑料機(jī)械有限公司）；微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)（CMT4204，深圳市新三思材料檢測有限公司）；簡支梁擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)（ZBC1501-2，深圳市新三思材料檢測有限公司）；熔體流動速率儀（XNR-400A，承德市萬吉儀器儀表制造有限公司）；熱變形維卡測定儀（XWB-300C，北京時(shí)代新天測控技術(shù)有限公司）。

1.3 試樣制備

將物料按照配比稱量，將各組分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，參照?dú)立體系注塑加工工藝設(shè)置共混體系注塑工藝，用塑料注塑成型機(jī)制備標(biāo)準(zhǔn)試樣。試樣需無氣泡、凹陷、飛邊等缺陷。

1.4 性能測試

性能測試均采用最新國家標(biāo)準(zhǔn)。熔體流動速率：GB/T 3682-2000；拉伸性能：GB/T 1040-2006；沖擊性能：GB/T 1043-1993；彎曲性能：GB/T 9341-2000；維卡軟化點(diǎn)：GB/T 1633-2000；塑料熱老化試驗(yàn)方法GB/T 7141-2008。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同牌號HDPE與產(chǎn)品耐應(yīng)力開裂性能的研究

據(jù)廠方的研究，放置三個(gè)月沒有發(fā)生開裂的制品在后期使用過程中就不會再發(fā)生開裂現(xiàn)象。EVA具有良好的撓曲性、韌性和耐應(yīng)力開裂性及粘結(jié)性,并可提高HDPE與其它聚合物共混時(shí)的相容性。因此采用初步嘗試三種不同廠家HDPE與EVA和阻燃色母粒以65:15:20共混后，注塑成型接線暗盒產(chǎn)品，放置三個(gè)月后觀察其開裂情況，同時(shí)制備標(biāo)準(zhǔn)試樣，測試其力學(xué)性能。

韓國大林和揚(yáng)子石化的HDPE制品均能放置三個(gè)月不發(fā)生開裂，而菲律賓的HDPE6070三個(gè)月不到就發(fā)生圖1所示的開裂現(xiàn)象。理論上這三種材料均能滿足要求，但由于塑料中加入顏料后一般沖擊韌性會下降較大，有機(jī)顏料的加入會引起制品成型收縮加大。酞青蘭是一種分子結(jié)構(gòu)對稱的顏料，在塑料中分散較困難，會作為成核劑狀態(tài)存在，引起高聚物結(jié)晶性能變化，導(dǎo)致成型收縮率大的HDPE著色后成型收縮率更大，比起其他顏色的制品更易開裂。

圖1 HDPE注塑接線暗合開裂現(xiàn)象

表1 不同牌號HDPE與EVA共混物試樣的力學(xué)性能

但是目前韓國大林的HDPE6070貨源緊張，價(jià)格偏高。而且要提高HDPE的耐應(yīng)力開裂性能，應(yīng)該選擇熔體流動速率小（分子量大）、分子量分布窄（低分子量級分少)以及鏈支化度較高的HDPE樹脂為原料，結(jié)合表1力學(xué)性能分析，揚(yáng)子石化的HDPE 5306J斷裂伸長率最大，韌性最好，較為適合作為該產(chǎn)品的基體樹脂，并希望通過改性后獲得更好的綜合性能。

2.2 EVA、LLDPE改性對產(chǎn)品耐應(yīng)力開裂的對比

EVA具有良好的撓曲性、韌性和ESCR性及粘結(jié)性，并可提高HDPE與其它聚合物共混時(shí)的相容性。LLDPE的各種物理性能均接近于HDPE，其ESCR性能十分優(yōu)異，而且可與HDPE以任何比例共混。有試驗(yàn)結(jié)果表明，LLDPE和EVA可顯著改進(jìn)HDPE的韌性，提高HDPE共混物的ESCR性能[2]。

選擇揚(yáng)子石化的HDPE5306J分別加入等量的EVA和LLDPE，同時(shí)加入等量的酞青蘭系列阻燃色母粒，測試其有關(guān)性能，結(jié)果如下：

表2 EVA和LLDPE改性HDPE共混體系的力學(xué)性能

兩種改性材料都使共混體系的拉伸強(qiáng)度下降（HDPE5306J≥20MPa），HDPE/EVA的下降幅度大于HDPE/LLDPE，且EVA的熔融指數(shù)顯然更低一些，從提高ESCR的角度來看更為合適。但要使共混物的力學(xué)性能滿足廠家要求，EVA的用量不應(yīng)超過15

2.3 EVA/LLDPE共混體系對產(chǎn)品耐應(yīng)力開裂性能的影響

表3 EVA/LLDPE不同配比對共混體系力學(xué)性能的影響

HDPE是一種結(jié)晶度高的聚合物材料，發(fā)生ESCR并非純粹的脆性斷裂。有研究結(jié)果表明，在HDPE中加入增韌材料，如果HDPE的韌性得到改善，那么HDPE的沖擊性能和ESCR性能也同時(shí)得到提高[2]。

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，EVA/LLDP共混體系的增韌效果要好于單獨(dú)的增韌體系，配比為4:11和6:9的綜合性能更佳，韌性效果較好的同時(shí)，其他力學(xué)性能下降也不多。主要原因?yàn)榧尤氲腅VA可充當(dāng)應(yīng)力集中中心，不僅可誘發(fā)銀紋消耗能量，還可控制銀紋發(fā)展成破壞性的裂紋，共混物的抗沖擊性能和ESCR性能就可得到提高；LLDPE含有規(guī)整的短支鏈，短支鏈可起到連接分子的作用，使材料韌性增強(qiáng)，綜合兩者的共同作用，使共混體系的ESCR性能得到提高。[3]

2.4 熱老化對EVA/LLDPE共混體系耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能的影響

在50℃條件下進(jìn)行熱空氣人工老化，每隔12小時(shí)取樣，共計(jì)48小時(shí)。進(jìn)行有關(guān)力學(xué)性能測試，由測試結(jié)果分析可以看出，不同體系沖擊韌性隨老化時(shí)間的變化，沖擊韌性均為下降趨勢，且下降幅度不大，6:9共混體系韌性比14:1的較好；彎曲強(qiáng)度隨老化時(shí)間增加，各性能變化比較穩(wěn)定，并且6:9的彎曲強(qiáng)度比14:1的大，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合制品要求。且6:9體系的制品室溫下放置近6個(gè)月未發(fā)生開裂，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合制品要求，進(jìn)一步證實(shí)了EVA/LLDPE共混體系改性HDPE有較好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能。

3 結(jié)論

（1）HDPE廠家、牌號不同，熔體流動速率不同，殘留劑含量不同，誘發(fā)老化的因素不同等，導(dǎo)致產(chǎn)品耐應(yīng)力開裂性能不同。

（2）用EVA/LLDPE共混改性是提高HDPE制品耐應(yīng)力開裂性能的有效方法。合理的配比能使其韌性及其他力學(xué)性能符合制品指標(biāo)，同時(shí)改善制品的耐應(yīng)力開裂性能，綜合性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

［1］曹勝先.HDPE耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能的改進(jìn)[J].黑龍江石油化工，1996（1）.

［2］劉秉志，周淑英，李長明，等.HDPE/LLDPE/EVA共混物的研究[J].哈爾濱電工學(xué)院學(xué)報(bào)，1995.9，3（18）：261～265.

［3］LIUTMand BAKERWE.Polymer Engineering and Science[J].1992,32(14):944.