阻燃剂氢氧化镁对PP_EPDM共混型热塑性弹性体流变性能的影

1、 第 6期 氢氧化镁对 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体流变性能的影响刘 玲(广东肇庆学院 轻工化学系 , 肇庆 摘要 :采用无机阻燃剂氢氧化镁对 , PP/EPDM 共混型热 , , , 熔体粘度对温度不十分敏感 ; 相同温度下 , 挤出膨 , :; EPDM ; 热塑性弹性体 ; 氢氧化镁 ; 流变性能 中图分类号 :TQ334. 9; TQ373 文献标识码 :B 文章编号 :10002890X (2006 0620345203作者简介 :刘玲 (19672 , 女 , 山东荣成人 , 广东肇庆学院副教 授 , 理学硕士 , 从事化学教学和高分子材料加工改性研究工作。 PP/EPDM

2、共混型热塑性弹性体具有韧性 好 、 质量小 、 价格低 、 综合性能优良及易成型加工 等优点 1,2, 广泛应用于汽车 、 建筑材料 、 家用电 器和电线电缆等行业 。 但由于 PP 和 EPDM 的阻 燃性能差 、 易燃且有熔滴现象 , 使 PP/EPDM 共 混型热塑性弹性体的应用范围受到限制 。 氢氧化镁是较为常用的无机阻燃剂 。 本工作 采用氢氧化镁对 PP/EPDM 共混型热塑性弹性 体进行阻燃改性 , 研究其对 PP/EPDM 共混型热 塑性弹性体流变性能的影响 , 以期为阻燃型 PP/EPDM 热塑性弹性体的进一步研究应用提供试验数据 。 1 实验 1. 1 主要原材料PP ,

3、牌号 F401, 中国石化兰州石化股份有限公司产品 ; EPDM , 丙烯质量分数为 0. 24, 美国杜 邦陶氏公司产品 ; 酚醛树脂 , 牌号 2402, 湖北枣阳 大洋化工有限公司产品 ; 氢氧化镁 , 平均粒径为 8m , 比表面积为 10m 2 g -1, 美国 Anxi 公司产 品 ; 硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂 , 南京曙光化工厂 产品 ; 氯化亚锡 (SnCl 2 2H 2O , 分析纯 , 天津海 光化学制药厂产品 。1. 2 基本配方PP/EPDM 60/40, 酚醛树脂 2, 氯化亚锡 0. 5, 氢氧化镁 40。1. 3 阻燃材料制备采用阜新红旗塑料机械厂生产的 GR H

4、 2100型混合机分别用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对氢 氧化镁进行表面处理 , 干燥后将氢氧化镁及其它 配合剂与 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体在混 合机中高速搅拌 , 充分混合一定时间 , 然后采用同 向旋转 ZSE 234型双螺杆挤出机 (德国 L EIST 2RITZE 公司产品 挤出造粒 , 即制得阻燃型 PP/EPDM 热塑性弹性体 。 1. 4 性能测试挤出流变性能采用德国产 HAA KE 2R H EO 2CORD 90型毛细管流变仪进行测定 , 毛细管直径 为 1. 27mm , 长径比为 40, 测试温度分别为 170, 180和 190 , 测试数据采用微机进行处理 。

5、2 结果与讨论2. 1 表观粘度与剪切速率的关系绝大多数高分子材料在加工过程中的流变行 为不遵守牛顿定律 , 而是遵守 Ostwald 和 Dewade 提出的经验方程 3。图 1示出了 170,180和 190 下 , 氢氧化镁对 PP/EPDM 共混型热塑性弹性 体熔体的表观粘度 (a 与剪切速率 ( w 关系的543刘 玲 1氢氧化镁对 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体流变性能的影响 图 1 a 2 w 的关系曲线阻燃型 PP/EPDM : 170 , 190;PP/EPDM :, 180 影响 。 从图 1, PP/EP 2DM 共混型热塑性弹性体熔体的 a 随着 w 的增 大仍呈下

6、降趋势 , 表现为剪切变稀 , 两者呈非线性 关系 ; a 仍随着温度的上升而降低 , 同一温度下 a 有所增大 。可见 , 在试验温度和剪切速率范围 内 , 加入氢氧化镁的 PP/EPDM 共混型热塑性弹 性体熔体流变行为仍遵守 Ostwald 和 Dewade 提 出的指数定律 , 即表观粘度与剪切速率呈非线性 关系 , 流体为非牛顿型假塑性流体 。 2. 2 剪切应力与剪切速率的关系图 2示出了氢氧化镁对 PP/EPDM 共混型热 塑性弹性体剪切应力 (w 与 w 关系的影响 。 从图 2可以看到 , 加入氢氧化镁的 PP/EP 2DM 共混型热塑性弹性体的 w 仍随着 w 的增大而增大

7、 , 两者呈非线性关系 , 熔体表现为剪切图 2 w 2 w 的关系曲线注同图 1。变稀 。 高分子流动是通过链段的位移完成的 , 高分子熔体的粘度随剪切应力或剪切速率的变化而 改变 , 剪切应力与剪切速率呈非线性关系 。当剪 切速率增大时 , 粘度反而减小 , 呈现剪切变稀现 象 , 表现为非牛顿流体 。 结合前面的讨论可知 , 加 入氢氧化镁的 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体 属于非牛顿型假塑性流体 。 2. 3 (, 可表征粘度对温度的依赖性 4。 表 1示 出 了 不 同 w 、不 同 温 度 下 氢 氧 化 镁 对 PP /EPDM 共混型热塑性弹性体粘流活化能的 影响 。表 1

8、 不同 w 和温度下氢氧化镁对 PP/EPDM共混型热塑性弹性体 E 的影响w /s-1E /(kJ mol -1PP/EPDM 阻燃型 PP/EPDM989. 21 170 9. 729. 81 1809. 559. 661717. 98 170 9. 849. 92 1809. 699. 71 从表 1可以看出 , 同一温度 、 不同 w 下 , 加入 氢氧化镁的 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体的 E 变化不大 ; 同一 w 、不同温度下 , 加入氢氧化镁的 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体的 E 变化不大 , 表明两者的熔体粘度对温度不十分敏感 。 在粘流 温度以上 , 高聚物的粘

9、度与温度的关系与低分子 液体一样 , 即随着温度的上升 , 熔体的自由体积增 大 , 链段的活动能力增强 , 分子间的相互作用减 弱 , 高聚物的流动性增强 , 熔体粘度随温度升高以 指数方式降低 。 2. 4 挤出膨胀比与剪切速率的关系高聚物熔体的挤出膨胀是熔体弹性的一种表 现 , 一方面由拉伸流动引起 , 另一方面由剪切流动 引起 。 当模孔长径比很小时 , 膨胀主要由拉伸流 动引起 ; 随着长径比增大 (大于 16 , 由拉伸流动 引起的变形在模孔内已得到充分恢复 , 膨胀主要643橡 胶 工 业 2006年第 53卷 第 6期 由剪切流动引起 。由于试验采用长径比为 40的毛细管 ,

10、因此拉伸流动的贡献可忽略不计 , 仅考虑 挤出膨胀比 (B 与 w 的关系 。图 3示出了 180 下氢氧化镁对 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体 B 2 w 关系曲线的影响 。图 3 B 2 w 的关系曲线 PP/EPDM ; 阻燃型 PP/EPDM 。 从图 3可以看出 , 随着 w 的增大 , 两种 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体的 B 明显增大 。由 于随着 w 的增大 , 外力作用时间缩短 , 物料在口 型中停留时间短 , 分子链来不及松弛 , 带到口型外 的弹性形变增大 , 因此 B 增大 。随着挤出机转速 的提高 , B 增大 ; 反之 , 则 B 减小 。同一 w 下 ,

11、 加 入氢氧化镁的 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体 的 B 降低 , 这是由于氢氧化镁的存在使熔体的弹 性应变储能减小 、 膨胀的趋势减弱所致 。由此可 见 , 加入氢氧化镁的 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体制品尺寸的稳定性有所提高 。 3 结论(1 加入氢氧化镁的 PP/EPDM 共混型热塑性弹性体的熔体流变行为仍属于非牛顿型假塑性流体流变行为 。 (2 不同剪切速率下 , PP/很小 。(PP/EPDM , 表明其 制品尺寸的稳定性有所提高 。 参考文献 :1Ha C S , K in S C. Rheological properties and crystalline stru

12、c 2ture of the dynamically cured EPDM and PP/HDPE ternary blendsJ.Journal of Applied Polymer Science ,1988,35(2 :221122214.2Coran A Y , Patel R. Rubber 2t hermoplastic compositions ofEPDM 2polypropylene t hermoplastic vulcanizates J.Rubber Chemistry and Technology ,1980,53(1 :141214313马三荣 . 低密度聚乙烯及其

13、阻燃复合物的流变性能 J.现代塑料加工应用 ,1996,6(3 :2622714周彦豪 . 聚合物加工流变学基础 M .西安 :西安交通大学出版社 ,1988. 4524815Lenk R S. Polymer Rheology M .London :LondonAppliedScience Publishers L TD ,1978. 162171收稿日期 :2005212210高安全性包覆红磷阻燃剂开发成功中图分类号 :TQ330. 38+7 文献标识码 :D营口光大阻燃化工有限责任公司成功开发出高品质 、 高安全性包覆红磷阻燃剂 MRP 21,MRP 22,CRP 和 WCP 系列产品

14、。 这些产品采用国际最 先进的有机 2无机多层包覆工艺 , 先使包覆材料在 红磷微粒表面形成致密的微胶囊 , 然后将少量阻 燃增效剂 、 有机磷酸酯和钛酸酯偶联剂均匀涂覆 在包覆红磷表面 。 新系列产品与橡胶和塑料有较 好的相容性 , 阻燃效果佳 , 并具有抗冲击引燃和耐 湿性较好 , 对阻燃材料物理性能的影响较小 , 无粉 尘飞扬 , 不易着火爆炸 , 不产生有毒气体 , 运输 、 贮 存 、 使用安全的优点 。(营口光大阻燃化工有限责任公司 张治华供稿 扬子金浦 10万 t a -1SBR 项目开工中图分类号 :TQ333. 1 文献标识码 :D扬子石化金浦橡 胶有限 公司 SBR 项 目于2006年 3月 28日开工建设 。该项目由中国石化扬子石油化工股份有限公 司 (简称扬子石化公司 和大型民