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        PP/EVA復合材料結(jié)構(gòu)的分析

        2017-07-01 07:15:06胡紅偉
        魅力中國 2016年44期
        關鍵詞:分散相聚丙烯

        胡紅偉

        摘 要:本文采用雙螺桿擠出機對聚丙烯(PP)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)進行共混擠出。考察了PP不同含量對PP/EVA復合材料結(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)等對樣品進行了測試與表征。

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

        聚丙烯材料(PP)是一種廣范應用的工程塑料,具有良好的物理和化學性能。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合材料。因此,對EVA/PP體系的研究,報道較多。在文獻中,研究者通過兩種方式采用SEM對EVA在PP中的分散狀態(tài)進行研究:1)直接噴金進行觀察;2)采用有機溶劑把EVA相刻蝕掉,然后進行觀察。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,同時也能把EVA溶解掉,對形貌的觀察造成困難。

        本文采用PP與EVA進行共混擠出,研究了不同含量PP對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、實驗

        1.1 主要原料與儀器

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

        1.2 樣品制備

        按照不同比例,在雙螺桿擠出機(PTW16,德國哈克公司)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,凝膠含量用式(2)計算。

        (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,采用反射法進行測試。

        (3)SEM分析:樣品首先采用電子束進行輻照交聯(lián),然后在液氮中脆斷,隨后用THF抽提48小時,真空下噴金,然后用SEM對其斷面進行觀察,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,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,而當吸收劑量超過250kGy時,EVA的凝膠含量增加極少,所以,本實驗選用300kGy的吸收劑量對PP/EVA復合材料樣品進行輻照。然后用THF抽提48小時。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復合材料中PP相被抽提掉。圖3是不同PP含量下復合材料的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PP含量為30w%時(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

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

        (1)對樣品進行分層,然后采用紅外光譜儀進行測試分析,結(jié)果表明樣品內(nèi)部和外部兩相的分布是一致的,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)。

        參考文獻

        [1]Abdel-Hamid H M. Effect of electron beam irradiation on polypropylene films—dielectric and FT-IR studies[J]. Solid-state electronics, 2005, 49(7): 1163-1167.

        [2]Shin S H, Petrov S. Crosslinking and degradation of polypropylene by electron beam irradiation in the presence of trifunctional monomers[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2004, 69(3): 239-244.

        [3]Poncin-Epaillard F, Chevet B, Brosse J C. Modification of isotactic polypropylene by a cold plasma or an electron beam and grafting of the acrylic acid onto these activated polymers[J]. Journal of applied polymer science, 1994, 53(10): 1291-1306.

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