刘小燕 候景涛 陈旭 赵东波 李广全
(1.中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院兰州化工研究中心，甘肃 兰州，730060；
2.中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司，甘肃 兰州，730060)
抗冲共聚聚丙烯(IPC)是多反应器中分段聚合产物[1-3]，组分有乙丙无规共聚物(EPR)、乙丙嵌段共聚物(EbP)和等规聚丙烯 (iPP)[4-8]，其中,EPR起到增韧作用，EbP主要作用是提高EPR与基体iPP之间的相容性，iPP决定了产品的刚性、加工流动性等性能[9-10]。EPR以核壳粒子形态存在于iPP中[11]。目前工业界主要采用二甲苯室温可溶物表征IPC中橡胶相含量,罗华林等[12]研究发现，二甲苯室温可溶物中包含EPR和少量EbP，但抽提得到的EbP可结晶链段较少,晶片厚度较小，熔融峰温度低于80 ℃。熔融加工会破坏IPC的凝聚态结构，导致其性能发生改变。
下面研究了热处理对IPC分散相的演变行为及其性能的影响。
1.1 主要原料及仪器设备
IPC，EP533N-1，EP533N-2，均为中国石油兰州石化分公司；
邻二甲苯，正辛烷，无水乙醇，分析纯，均为阿拉丁试剂(上海)有限公司。
凝胶渗透色谱仪(GPC)，PL-GPC-220，美国安捷伦科技有限公司；
差示扫描量热仪(DSC)，DSC214 Ployma，德国耐驰公司；
扫描电子显微镜(SEM)，ULTR Aplus55，德国蔡司集团；
注塑机，UN-100，柳州开宇塑胶机械有限公司；
冲击试验机，XJU-5.5，承德市金建检测仪器有限公司；
万能试验机，Instron 5566，美国Instron公司。
1.2 试样的制备
将原料加入注塑机，制得标准样条，注塑温度200 ℃。将样条在110 ℃烘箱中热处理1 h。
1.3 测试与表征
二甲苯室温可溶物含量测试按照ISO 16152—2005进行；
冲击强度测试按照GB/T 1043.1—2008进行；
弯曲性能测试按照GB/T 9341—2000进行。
GPC分析：溶剂为三氯苯，温度160 ℃。
DSC分析：称取6 mg试样，氮气气氛，以10 ℃/min从25 ℃升至200 ℃，恒温10 min，再以10 ℃/min从200 ℃降至25 ℃，恒温1 min，最后以10 ℃/min从25 ℃升至200 ℃。
SEM观察：液氮淬断，淬断面在50 ℃正辛烷溶剂中刻蚀4 h，60 ℃烘干1 h。
2.1 IPC组成及相对分子质量
表1为IPC组成及相对分子质量。
EP533N-1的二甲苯室温可溶物含量高于EP533N-2，EP533N-2的重均相对分子质量(Mw)高于EP533N-1，特别是EP533N-2的二甲苯可溶物Mw远高于EP533N-1。
2.2 热处理温度对IPC相态形貌的影响
图1和图2分别为不同热处理温度下EP533N-1和EP533N-2断面的SEM形貌。
由图1可以看出：当热处理温度低于IPC熔融温度(167 ℃)时，随着热处理温度升高，EP533N-1分散相分布越均匀，EbP聚集体由不规则的小颗粒逐渐变为表面光滑的椭圆形大颗粒，这是因为较高的热处理温度促使EbP链段移动和聚集；
当热处理温度为200 ℃时，EbP逐渐形成一个贯穿iPP基体的网络结构，与Chen F等[13]的研究结果一致。
由图2可以看出：当热处理温度低于167 ℃时，随着热处理温度提高，EP533N-2分散相均匀性增加，但未达到EP533N-1的水平，EbP团聚成表面较圆滑的大颗粒，这是因为EP533N-2橡胶相相对分子质量较大，链移动速率低；
热处理温度在167 ℃以上时，EbP聚集成较大颗粒，但未形成如EP533N-1的网络结构。
2.3 热处理时间对IPC相态演化的影响
图3和图4分别为不同热处理时间下EP533N-1和EP533N-2断面的SEM形貌。
由图3和图4可以看出：随着热处理时间的增加，EP533N-1和EP533N-2分散相尺寸均逐渐增大。EP533N-2分散相中仍存在尺寸较小且表面光滑的EbP聚集体；
EP533N-1中，EbP逐渐形成贯穿整个IPC的网络结构，EP533N-2中，EbP未形成网络结构。
2.4 热处理对IPC热性能的影响
图5为IPC的DSC分析。
由图5可以看出，热处理对EP533N-1和EP533N-2的熔融结晶行为影响很小。
2.5 热处理对IPC力学性能的影响
图6为IPC的力学性能。
由图6可以看出：EP533N-1和EP533N-2的常温抗冲击性能均随热处理温度升高而增加，当热处理温度高于130 ℃时，冲击性能提高幅度明显，这是因为随着热处理温度升高，EP533N-1和EP533N-2分散相均匀性增加；
EP533N-1和EP533N-2的低温抗冲击性能最佳热处理温度表现出差异性，EP533N-1在热处理温度100～130 ℃时的低温抗冲击性能达到最佳；
EP533N-2的最佳低温抗冲击性能在160 ℃才出现，这与文献报道的均匀尺寸的分散相有利于IPC低温抗冲击性能、大尺寸的分散相有利于IPC常温冲击性能的结论一致[14]；
热处理后EP533N-2弯曲模量增加幅度略大于EP533N-1。
a) 在热处理过程中，橡胶相相对分子质量不同的IPC分散相演变行为不同，当热处理温度低于167 ℃时，EP533N-1分散相的均匀性好于橡胶相相对分子质量较大的EP533N-2，当热处理温度高于167 ℃时，EP533N-2分散相的均匀性好于EP533N-1。
b) 当热处理温度高于167 ℃时，EP533N-1中的EbP逐渐汇集成一个贯穿整个IPC的网络结构，EP533N-2中的EbP未能形成一个贯穿整个IPC的网络结构。
c) IPC的常温冲击强度及弯曲模量均随热处理温度升高而增大，当热处理温度为100～130 ℃时，EP533N-1的低温冲击强度最佳，当热处理温度为160 ℃时，EP533N-2的低温冲击强度最佳。
猜你喜欢 二甲苯抗冲击网络结构 内置加劲环T型管节点抗冲击承载力计算烟台大学学报（自然科学与工程版）(2021年1期)2021-03-19快递网络结构研究进展西安邮电大学学报(2020年1期)2020-12-17芳烃抽提二甲苯白土塔活化流程改进技术分析化工管理(2020年11期)2020-04-23基于AutoML的保护区物种识别①计算机系统应用(2019年9期)2019-09-24聚酯纤维/聚烯烃纤维混纺织物定量分析方法探讨中国纤检(2017年2期)2017-03-16基于时效网络的空间信息网络结构脆弱性分析方法研究军事运筹与系统工程(2016年4期)2016-07-10基于互信息的贝叶斯网络结构学习北京信息科技大学学报(自然科学版)(2016年6期)2016-02-27基于ASME Ⅲ核动力设备阀架抗冲击强度分析船海工程(2015年4期)2016-01-05基于Abaqus的舷侧结构抗冲击性能优化舰船科学技术(2015年8期)2015-02-27特种材料球鼻艏抗冲击特性数值研究船海工程(2013年6期)2013-03-11