全面认识聚烯烃弹性体POE,这些POE应用体系一定要掌握!

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POE是由辛烯和聚烯烃树脂组成的,连续相与分散相呈现两相分离的聚合物掺混物,通过扫描电子显微镜或相差显微镜结果显示,可形成以橡胶为连续相、树脂为分散相或以橡胶为分散相、树脂为连续相,或者两者都呈现连续相时的互穿网络结构。随着相态的变化,共混物的性能也随之而变。若橡胶为连续相时,呈现近似硫化胶的性能;树脂为连续相时,则性能近于塑料。POE是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体。


特点

(1)辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点,使它既有优异的韧性又有良好的加工性。 


(2)POE分子结构中没有不饱和双键,具有优良的耐老化性能。 


(3)POE分子量分布窄,具有较好的流动性,与聚烯烃相容性好。 


(4)良好的流动性可改善填料的分散效果,同时也可提高制品的熔接痕强度。 


基本特性

(1)POE具有热塑性弹性体的一般物性,如成型性、废料再利用和硫化胶性能等。 


(2)价格低,并且相对密度小,因而体积价格低廉。 


(3)耐热性、耐寒性优异,使用范围宽广。 


(4)耐候性、耐老化性良好。 


(5)耐油性、耐压缩永久变形和耐磨耗等不太好



POE主要应用体系

POE有着极低的结晶度,密度很低,分子量分布窄,玻璃催化温度低等特征。这些特征使得其对无机填充物有着良好的包容性,并具有良好的回弹性和柔韧性等,且其硬度很低,在改性塑料领域有着广泛的应用。


1.PE/POE体系

近年来,木塑复合材料因其成本低、性能好、质量轻、对加工设备的磨损小等优点受到普遍关注。但热塑性塑料在填充木粉后复合材料变脆,限制了木塑复合材料的应用和推广。


采用废木粉填充高密度聚乙烯(HDPE)制备木塑复合材料,采用茂金属聚乙烯(mPE)和POE对复合材料进行增韧,并综合评价了这两种增韧剂的增韧效果。在两者用量小于12份时,两者的增韧效果相差不大;但在用量大于12份以后,用POE增韧的复合材料的冲击强度和断裂伸长率增加十分迅速,而用mPE增韧时增加幅度比较平缓POE的增韧效果明显优于mPE。

 

POE改性PE制备的发泡材料具有良好的韧性、弹性和强度,可用于作粘合胶带。将30份含离子结构的PE和6.5份偶氮二甲酰胺加入到100份含30%的POE和70%的AffinityPL1845组成的混合物中,挤出成片材,辐射交联,在250℃下发泡,所得1mm厚的泡沫片材具有良好的韧性,横、纵方向的弯曲强度分别为30.2MPa和24.3MPa。


POE/PE复合材料可制成微孔薄膜,用于电容器的隔离层、尿布、卫生巾、包装膜的隔离层等。


2.PP/POE体系

众所周知,聚丙稀(PP)存在低温韧性差和缺口敏感性大的缺点,弹性体增韧改性PP可以较好的改性方法。


虽然三元乙丙胶(EPDM)对PP有良好的增韧效果,但EPDM价格高,碎胶有一定困难,流动性也不太理想。POE增韧PP不仅可以克服EPDM增韧PP的不足,而且还赋予PP更高的韧性、高透明性、高性能/价格比等特点。


研究指出,与EPDM增韧PP相比,无论是对于普通PP、共聚PP还是高流动性PP,POE的增韧效果都优于EPDM,而且弯曲模量及拉伸强度降低小。


商品化的POE本身呈颗粒状,可以直接加入到PP等其它材料中实行改性。因此POE比EPDM橡胶改性剂加工操作上更为简便,这样可大大降低生产成本。


研究PP/POE共混体系的相态结构、增韧机理以及共混体系的力学性能。结果表明在相同条件下,POE加入量比EPDM少,POE用量为20份时就可使共混合金实现脆韧转变。在PP/POE共混体系中,POE在PP连续相中形成均匀的“海-岛”结构。POE对PP增韧改性符合银纹剪切机理,可有效提高PP的常温、低温冲击强度。


3.通用塑料/POE/无机填料体系

国内外对PP/弹性体和PP/无机纳米粒子体系进行研究发现:这两种体系所表现出的韧性的提高或刚性的增加都会影响其它性能;因此,将弹性体的增韧和无机纳米粒子的增韧增强结合起来构成一种PP/弹性体/无机纳米粒子的多相复合体系正逐渐成为研究的新热点。


(1)采用合金化技术和填充复合工艺,制得高性能的PP/POE/纳米高岭土三元复合材料。研究结果表明,纳米高岭土和弹性体POE对PP增韧具有协同作用,呈现的并不是二者独立增韧作用的简单加和;纳米高岭土的最佳用量为5%,用扫描电子显微镜(SEM)观察PP/POE(20%)/纳米高岭土(5%)的冲击断面,可以看到高岭土粒子被基体所包覆以层状结构分散于共混物基体中,界面结合牢固。


(2)对PP/弹性体/纳米CaCO3复合材料进行了研究,发现材料冲击强度良好;选用POE比HDPE增韧效果好,材料拉伸强度随弹性体的含量增大而下降。透射电子显微镜(TEM)观察显示,纳米CaCO3在PP基体中已达到纳米分散。研究得出纳米CaCO3改善了因POE使材料硬度降低所造成的不足,拉伸强度和弯曲强度都得以提高;活化纳米CaCO3的改性效果大大优于未活化的,用量为8份左右增强效果最佳;复合材料同时实现了增强和增韧。


(3)POE增韧改性PP在汽车保险杆的应用

通常要求PP保险杠专用料的缺口冲击强度(常温)大于500J/m,-40℃的缺口冲击强度≥50J/m。采用PP为基础树脂,POE为增韧剂,滑石粉为增强填料,制得性能符合要求的汽车保险杠专用料。改性后的PP具有超高抗冲击强度,其缺口冲击强度高达723J/m,且具有增强的柔软性、优良的耐热、耐低温及耐老化性能。以小本体聚丙烯(PP)为基料,通过与共聚丙烯(CPP)、POE、硅灰石以及其它助剂共混改性,制得保险杠、门板汽车专用料。


应用范围


1.加工与配合

POE不需混炼和硫化。可采用通常热塑性塑料加工设备进行加工成型。成型加工温度和加工压力一般应略高一些,可在极高的加工速度下加工。可以注射成型、挤出成型,也可用压延机加工成板材或薄膜,并可吹塑成型,利用热成型可制造形状复杂的制品。可根据需要添加各种颜料制成不同的颜色。有些生产厂家依制品的使用要求,提供如耐油型、阻燃型、电稳定型以及可静电涂料型等各种品级的特殊配合料。有时为改善加工性能和某些制品的使用性能或降低成本时,也可以加入某些配合剂,如抗氧剂、软化剂和充剂、着色剂等。边角料和废料可回收重复加工使用。但一般掺入比例不超过30%,这样POE对共混体系的性能无影响。


二.随着POE含量的增加,体系的冲击强度和断裂伸长率有很大的提高

可见,POE对PP有优良的增韧作用,与PP、活性碳酸钙有较好的相容性。这是因为POE的分子量分布窄,分子结构中侧辛基长于侧乙基,在分子结构中可形成联结点,在各成分之间起到联结、缓冲作用,使体系在受到冲击时起分散、缓冲冲击能的作用,减少银纹因受力发展成裂纹的机会,从而提高了体系的冲击强度。当体系受到张力时,由于这些联结点所形成的网络状结构可以发生较大的形变,所以,体系的断裂伸长率有显著的增加,当POE的含量增加时,体系的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均有所下降,这是由POE本身的性能决定的,故POE的含量应控制在20%以下。 


3.POE的含量与熔融指数的关系

加入POE后,体系的熔融指数增加。POE本身的流动性较好,它的加入,同时也改善了整个体系的流动性,当POE含量超过15份以后,体系的熔融指数基本没有变化,若要继续提高体系的流动性,则不能完全依赖于POE。 


4.烯烃弹性体共聚物(POE)在电线电缆生产中的应用

由于弹性体具有优异的聚烯烃相容性,因此常作为TPO的增韧改性剂,可生产各类柔韧制品,当然弹性体也可以直接生产柔韧制品。 


下面就POE在电线电缆生产中发挥的“调料作用”进行简单的介绍。由于PVC质优价廉,因此电缆护套料大多用PVC生产,但它的热稳定性差,易降解,所以要加入热稳定剂。这种助剂一般都是含铅镉的重金属盐,这样的电缆料在燃烧后会产生有毒物质。考虑到环保和火灾的原因,世界各国都在积极开发低烟无卤阻燃料。 目前无卤料在研发中大多存在强度,伸长率和阻燃性三者之不能达到最佳平衡的问题,而利用弹性体的特性,替代LLDPE,可以很好的解决这个问题。 



来源:塑链,UTPE编辑整理

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