王德胥，周　俊

(徐州工程學院化學化工學院，江蘇　徐州　221000)

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SBS與聚丙烯的共混及共混物的性能研究*

王德胥，周俊

(徐州工程學院化學化工學院，江蘇徐州221000)

聚丙烯加工性能優(yōu)良且生產成本低，但其較低的韌性和較差的沖擊性能，在一定程度上限制了其應用。本實驗SBS和聚丙烯為原料，經雙螺桿擠出機共混制得不同含量SBS的共混物，再對其進行沖擊、拉伸等力學性能測試，研究SBS含量對共混物機械性能的影響。實驗結果表明：隨著SBS用量的增加，共混物的沖擊強度不斷增大，拉伸強度反而逐漸降低。SBS與聚丙烯共混能有效提高其沖擊強度和韌性，但使材料的強度有所下降。當SBS含量為20%時，共混物的綜合性能最優(yōu)。

聚丙烯；SBS；共混改性；機械性能

共混改性就是采用物理或化學方法將兩種及兩種以上聚合物或聚合物與其他物料加以混合，形成新的共混聚合物，從而提高原聚合物性能的方法[1]。

聚丙烯是五大通用塑料之一，其綜合性能優(yōu)異，具有良好的力學性能，優(yōu)良的機械強度及突出的耐磨性、耐折疊型和剛性。因為其無毒性，在與人體健康有密切關系的領域代替了聚氯乙烯來制造玩具、醫(yī)療器械配件等產品[2]。聚丙烯還在家具、家電、汽車等方面代替了工程塑料，大大發(fā)揮了其成本低廉的優(yōu)勢[3]。SBS具有拉伸性能好、電性能優(yōu)良等特點，而且SBS兼具橡膠的機械性能和塑料的加工性能，加工工藝簡單，生產能耗低，加工周期短[4]。陳寶書等[5]制備了SBS含量在0～30%的SBS/聚丙烯復合材料，結果表明該復合材料的性能優(yōu)于單一的材料。

本實驗選用含量為0～80%的SBS對聚丙烯進行共混改性，采取雙螺桿擠出造粒工藝路線先制得共混物，再通過注塑機生產樣條，最后對樣條進行拉伸和沖擊性能測試來判斷共混物的綜合性能，以期得到最佳的混合配比。

1　實　驗

1.1儀器與試劑

JM-A10002電子天平，上海方瑞儀器有限公司；MT-65雙螺桿擠出機，江蘇美芝隆機械有限公司；SA3800II/2250注塑成型機，寧波海天塑機集團有限公司；XCJD-50J簡支梁沖擊試驗機，承德金和儀器制造有限公司；WDW-20微機控制電子式萬能試驗機，承德金和儀器制造有限公司。

PPH-T03聚丙烯，中國石化青島煉油化工有限責任公司；YH-791 SBS，中國石化集團資產經營管理有限公司巴陵石化分公司。

1.2實驗方法

用電子天平準確稱取總質量為300 g的聚丙烯與SBS混合料，按照SBS含量分別為0%、20%、40%、60%、80%的配比進行稱量，并進行預混合操作。

將混合均勻的各配比原料加入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出，機筒各段溫度為210 ℃，210 ℃，200 ℃，200 ℃，180 ℃，螺桿轉速700 r/min。將擠出物通過牽引，經過冷卻水槽和風機，進入切粒機進行切粒，并用塑料桶對顆粒進行收集。

將共混物顆粒加入注塑成型機中，機筒各段溫度為210 ℃，220 ℃，220 ℃，200 ℃，180 ℃。每個配比的共混物按照模具各注塑五個樣條，要求制造的樣條無氣泡，外觀較好。

制備的樣條分別按照GB/T1043-93和GBT1040.2-2006的標準進行沖擊和拉伸性能測試，結果取其平均值。

2　結果與討論

2.1SBS對沖擊性能的影響

根據沖擊性能測試中得到的數據，計算出平均值作為每組份樣條吸收的沖擊能(公式1)，計算得到了五組試樣的缺口試樣沖擊強度(見表1)。

(1)

式中：an——表示缺口試樣沖擊強度，kJ/m2

Au——表示試樣吸收的沖擊能，J

h——表示試樣的厚度，mm

bN——表示試驗缺口底部的寬度，mm

表1　沖擊實驗數據

根據表2的沖擊強度數據，以SBS百分含量為橫坐標，沖擊強度為縱坐標，得到所示的沖擊強度隨著SBS含量變化的趨勢圖(如圖1)。

圖1　沖擊強度與SBS含量關系圖

從圖1可明顯看出，共混物的抗沖性能隨SBS用量的增加而逐漸增大，從未改性聚丙烯沖擊強度的15.94 kJ/m2增大到了94.06 kJ/m2，提高了將近6倍左右。SBS的加入對聚丙烯的沖擊性能有顯著地影響，使其沖擊強度明顯提高。

2.2SBS含量對拉伸強度的影響

表2　拉伸強度數據

根據拉伸性能測試中得到的拉伸強度數據，將平均值作為每組分的拉伸強度(見表2)。

根據表2的拉伸強度數據，以SBS百分含量為橫坐標，拉伸強度為縱坐標，繪制了拉伸強度和SBS含量關系折線圖(見圖2)。

圖2　拉伸強度和SBS含量關系圖

分析圖2可以看出，SBS/聚丙烯共混體系的拉伸強度隨SBS含量的增加而逐漸降低，從純聚丙烯拉伸強度的28.98 MPa減少到了9.5 MPa，變?yōu)樵瓉砝鞆姸鹊?/3左右。SBS的加入使聚丙烯的拉伸強度明顯下降，直到SBS含量在60%以上時，拉伸強度不再顯著降低而趨向于穩(wěn)定。SBS會使聚丙烯顯著變弱，一直呈現(xiàn)衰減趨勢。因此加入SBS在提高聚丙烯沖擊強度的同時，若也能達到提高其拉伸強度的完美效果，必須加入合適的增韌劑，這是需要我們下一步探究的工作。

3　結　論

利用SBS對聚丙烯進行共混改性后，聚丙烯的韌性和沖擊強度得到了很大的提升，但是拉伸強度有所下降。從綜合性能

來看，當SBS含量在20%左右時，共混物表現(xiàn)出的性能最佳，沖擊強度得到很大提高，拉伸強度也沒有下降很多。

[1]綦明正. 聚合物共混改性混煉擠出設備的探討[J]. 特種橡膠制品, 2003, 24(3): 53-56.

[2]桂祖桐. 聚乙烯樹脂及其應用[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2002: 4-36.

[3]王珂, 史貞. PP增韌技術的研究進展[J]. 合成樹脂及塑料, 1996, 13(3): 58-61.

[4]范仁德. 大力推進循環(huán)經濟促進橡膠工業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J]. 中國科學投資, 2007(3): 63-65.

[5]陳寶書,欒道成,郭挺,等. PP/SBS熱塑性彈性體復合材料的性能研究[J]. 塑料, 2009, 38(2):16-18.

Study on the Blending of SBS and Polypropylene and Its Properties*

WANGDe-xu,ZHOUJun

(School of Chemical Engineering and Technology, Xuzhou Institute of Technology, Jiangsu Xuzhou 221000, China)

Polypropylene has good processing performance and low production cost, but its low toughness and poor impact performance, to a certain, limits its application. In this experiment, blends with different contents of SBS were prepared by twin screw extruder and with SBS and polypropylene as raw materials. The experiment used the twin screw， and then impacted, tensile and other mechanical experiments were conducted to study the effects of SBS content on the mechanical properties of blends. The experimental results showed that with the increase of SBS content, the impact strength of blends increased, the tensile strength of blends decreased gradually. The blending of SBS and PP effectively improved the impact strength and toughness of PP, but made a drop in the intensity of the material. When the SBS content was 20%, the comprehensive performance of composite materials was optimal.

polypropylene; SBS; blending modification; mechanical properties

江蘇省高校自然科學基金項目(No: 15KJB480003)；徐州工程學院科研項目(No: XKY2014311)。

王德胥(1993-)，男，學生，主要從事高分子材料的研究和開發(fā)。

周俊(1979-)，女，博士，講師，主要從事重質碳資源的高效利用和原料藥的研究和開發(fā)。

O631.2

A

1001-9677(2016)05-0085-03