张彪
大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司 027300
摘要：PP是一种性能优良的热塑性树脂，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度力学性能、加工性能良好等优点，在国民生产生活的各个领域广泛应用。近些年来我国PP产量不断增大，随之而来的废旧PP也越来越多，如何将其高质化利用，是日益严峻的环境和社会问题，也是亟待革新和提升的关键技术问题。区别于传统焚烧、填埋等处理方式，将废旧PP改性再生后循环利用，不仅绿色环保，还能够有效提高材料性能，充分利用废旧PP的剩余价值。
关键词：汽车；生聚丙烯；材料性能
引言
现如今，我国环境保护工作已经提上日程，在各个行业领域都有十分直观的体现。如燃油汽车厂商在产品生产、研发等方面的油耗降低指标也面临一定压力。在这一环境下，实现整车材料轻量化成为非常重要的目标。整车材料中包括改性塑料，尽管这一材料占比较小，但实际上也是非常必要的结构、装饰零件。塑料材料轻量化需要采用薄壁材料、低密度材料、微发泡材料，其中，微发泡材料需要掺加物理、化学发泡剂，提高材料表层质量和里层泡孔结构均匀性。经过生产实践探究发现，发泡剂会对聚丙烯材料性能产生直接影响。
1实验部分
1.1主要原料
RPP，PP/EPDM，佳施加德士（苏州）塑料有限公司；新料PP，PP/EPDM、PP/EPDM?TD10、PP/EP?DM?TD30，佳施加德士（苏州）塑料有限公司。
1.2仪器与设备
摆锤冲击试验机:HIT5.5P，测量能量范围为0～4J，德国ZWICK公司;电动铣缺口机:HIOK-L，缺口类型A型，美国TiniusOlsen公司;二次元影像测量仪:YVM30200，测量精度为0.0001mm，上海界限公司;差示扫描量热仪:DSC200F3，温度范围为－100～700℃，德国耐驰公司;150T阿博格注塑机:470C，最大吨位150t，德国阿博格公司。
1.3主要设备及仪器
电子天平，XSE205DU，梅特勒?托利多（中国）有限公司；塑料摆锤冲击试验机，HIT25P，兹韦克（中国）有限公司；微机控制电子万能试验机，Z010TNProline，兹韦克（中国）有限公司；高温恒温干燥箱，SET?151H，埃斯佩克环境仪器（上海）有限公司；扫描电子显微镜（SEM），Supra55，卡尔蔡司（上海）管理有限公司。
1.4聚丙烯复合材料的制备
按照配比将聚丙烯树脂、POE、滑石粉、抗氧剂、炭黑等原料在高速混合机中充分混合,其中无机吸附剂方案中加入2%的纳米二氧化硅,水母粒方案中加入2%的水母粒LDV1040,雾化工艺方案是在树脂熔融共混的过程中,从侧喂口注入去离子水,注水量为2%。然后通过喂料螺杆将预混料加入到同向啮合双螺杆挤出机中进行熔融共混,经水冷、吹干、造粒,最终得到聚丙烯复合材料。
1.5测试与表征
聚丙烯树脂PP(PPAP3N)简支梁缺口冲击强度测试按照ISO179－1:2010标准测试:1)将PP材料使用模塑的方法制成80mm×10.0mm×4.00mm的1eA型缺口冲击样条和1eU型无缺口冲击样条，其中1eU型样条通过铣缺口机机械加工成1eA型样条。2)一批样条预先在温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)%的标态环境条件下分别调节不同的时间，冲击试验在相同标准环境条件下进行;另一批样条在高低温环境下调节不同的时间，冲击试验在相同调节环境下进行。3)选取2J的摆锤，跨距62mm，待调节时间到达后，安装样条进行冲击测试，记录冲击强度。4)取不同调节时间下的冲击后样品断口，用二次元分析断口形貌，用DSC按照ISO11357－3:2018分析熔融焓。
2结果与讨论
2.1拉伸性能分析
3种体系中，PP/EPDM体系100%再生材料（配比E）的拉伸强度为24MPa，大于100%新料（配比A）的拉伸强度为20MPa。PP/EPDM?TD10和PP/EPDM?TD30体系中，100%再生材料拉伸强度小于100%新料。混合再生材料的拉伸性能如图1和图2所示。PP/EPDM体系中，当再生材料含量小于20%（配比B）时，混合再生材料性能较100%新料变化不大。当添加比例达到50%（配比C）时，混合再生材料的拉伸强度降到最低值，远小于100%新料和100%再生材料。当添加比例增加到80%（配比D）时，拉伸强度又提高至22MPa，大于新料拉伸强度20MPa，当再生材料含量为100%时，拉伸强度达到最大。混合体系中再生材料含量较低时，再生材料作为新料的一种填充物质，对其性能无明显影响，混合再生材料性能表现以新料为主。当混合体系中再生含量高时，混合再生材料性能表现以再生材料为主。再生材料与新料相容性差，当新料与再生材料比例相当时，混合再生材料拉伸强度下降明显。PP/EPDM?TD10和PP/EPDM?TD30体系中，100%再生材料的拉伸强度较100%新料低，当再生材料含量小于20%时，混合再生材料性能下降幅度小，随着再生材料含量的增加，拉伸强度呈现明显下降的趋势。
2.2不同改善方案对气味的影响
为了考查不同改善方案对聚丙烯复合材料气味性能的影响,分别向材料中加入了无机吸附剂、水母粒及采用雾化工艺,并采用吉利汽车测试标准对比了材料的气味,与原配方相比,加入无机吸附剂、水母及采用雾化工艺生产复合材料后,材料粒子的气味性都有不同程度的提高,其中采用雾化工艺对粒子的气味性能提升效果最明显,粒子的气味为6.5级。而把粒子长期储存后,只有采用雾化工艺生产的粒子气味稳定,其余3种方案的粒子气味都有所下降。聚丙烯树脂在双螺杆挤出机中受到机械剪切和热剪切的作用而产生小分子挥发物,无机吸附剂利用其多孔结构来捕捉及吸附小分子挥发物,但是吸附—解吸附这一动态平衡限制了其脱除小分子挥发物的效率。水母粒中的萃取液受热汽化,在螺筒中转移时会捕捉小分子挥发物,并配合真空抽提脱除小分子挥发物。雾化工艺可以向聚合物熔体中加入更多的萃取液,萃取液汽化后可以得到性能更多的小分子挥发物,因此可以更加有效地提升复合材料的气味性。
结束语
1)注塑缺口样条的缺口冲击强度要大于机铣缺口，注塑缺口尺寸易受收缩率的影响;机铣缺口的缺口冲击强度稳定性较好，更科学合理;2)注塑缺口冲击强度在标态环境下随调节时间呈现快速下降后缓慢衰减的趋势，主要受到缺口处结晶不完全的影响，且随着时间的调节，结晶逐渐完善。机铣缺口引入的机械内应力对缺口冲击强度的影响较微弱，标态环境下的时间效应不明显。3)聚丙烯材料的冲击断口存在呈放射状的发白纹，发白程度与冲击强度相关联;缺口冲击强度与温度呈指数型增长关系，调节4h时的结果具有代表意义。
参考文献
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