林茂青
（深圳市通產麗星科技集團有限公司，深圳 518117）
摘要：采用氫化聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）改性抗衝透明聚丙烯（PP），經雙螺杆熔融共混製備得到透明PP/SEBS共混物，研究了SEBS的添加量對抗衝透明聚丙烯力學性能和霧度的影響。結果表明，隨著SEBS添加量增大，共混物的衝擊強度顯著提高，霧度變化較小，製備出了具有優異抗低溫衝擊性能的透明聚丙烯。
關鍵詞：抗衝透明聚丙烯；SEBS；衝擊性能；霧度
前言
透明聚丙烯是一種易加工、成本低、綜合性能較好的透明高分子材料，廣泛應用於食品飲料包裝、整理箱、醫療器械等領域[1-2]。通常，獲得透明聚丙烯主要通過引入無規共聚單體（如乙烯、丁烯）和添加透明成核劑[3-4]。對於透明均聚聚丙烯(PPH)或無規共聚聚丙烯(PPR)，因玻璃化轉變溫度較高導致了其低溫韌性較差，極大的限製了其在低溫儲存環境下的應用。為了改善透明聚丙烯低溫韌性的問題，通常采用POE、EVA、EPDM、SEBS等熱塑性彈性體作為改性劑解決聚丙烯低溫衝擊強度低問題[5-8]。但對於PPH或PPR體係，獲得較高的低溫衝擊強度則需要熱塑性彈性體改性劑添加量較大，導致了材料成本較高、彎曲模量下降明顯。
近年來，隨著新技術的出現，通過在聚丙烯的聚合階段引入橡膠相，調節連續相和橡膠相的折光指數相近，減少光線通過兩相所發生的散射和折射，在保證聚丙烯抗衝擊性能的同時提高材料透明性，推出了具有良好抗衝性和透明性的透明抗衝聚丙烯(PPB)產品。相對於透明PPH或PPR體係，透明PPB體係的低溫性能獲得了明顯改善，但在更苛刻的應用場景下仍顯得不足。本文采用透明抗衝聚丙烯為基料，SEBS為增韌改性劑，通過雙螺杆熔融混合，考察了SEBS用量對透明抗衝聚丙烯力學性能和光學性能影響，製備出了具有優異抗低溫衝擊性能的透明聚丙烯。
1實驗部分
1.1原材料
抗衝透明聚丙烯（PPB-MT25），MFR為25g/10min（230℃，2.16kg），茂名石化公司；SEBS（Kraton® G1645），MFR為2.0~5.0 g/10min（230℃，2.16kg），美國科騰公司。
1.2實驗設備
雙螺杆擠出機: ZSE-35，德國Leistritze公司; 注塑機: K-TEC85，歐洲MILACRON; 多功能力學測試機: Instron1121，英國Instron公司; 簡支梁衝擊試驗機: XJD-5.5，承德大華試驗機有限公司；
1.3試樣製備
將PP、SEBS按照一定的配比（100/0、95/5、90/10、85/15，質量分數，下同）經過擠出機共混造粒，於170-210℃下擠出造粒。根據測試標準要求，注塑成型標準樣條，注塑溫度為200℃。
1.4測試表征
衝擊性能測試按照GB/T1043.1-2008，A型缺口，衝擊速率2.9 m/s，擺錘能量4J，測試溫度為23℃和0℃。彎曲性能測試按照GB/T 9341-2008，試樣（80×10×4）mm，試驗速度2mm/min。霧度按照GB/T 2410 1980 測定，試樣厚度為1 mm和2mm。
2結果與討論
2.1衝擊性能
表1 SEBS改性抗衝透明聚丙烯的衝擊性能
SEBS添加量 簡支梁衝擊強度（23℃，kJ/m2） 簡支梁衝擊強度（0℃，kJ/m2）
0 9.22 3.17
5% 29.98 5.36
10% 46.21 8.80
15% 57.27 11.29
純聚丙烯由於其帶甲基支鏈的結構決定其鏈柔性下降，導致其衝擊強度低，尤其是低溫衝擊性能差，並且聚丙烯對缺口較為敏感。通常采用橡膠或者彈性體共混改性，可以改善聚丙烯的韌性，但對透明性有一定的影響。SEBS作為熱塑性彈性體，其軟段部分是乙烯-丁烯共聚物，與聚丙烯具有良好的相容性，且其折射率與聚丙烯相近，因此可以用來改善聚丙烯的韌性。
表1為SEBS改性抗衝透明聚丙烯的衝擊性能，由表中可以看出，隨著SEBS含量的增加，聚丙烯/SEBS共混物的常溫和低溫衝擊強度都是逐步增加。當SEBS含量為5%時，共混物常溫衝擊隻有部分斷裂，0℃簡支梁衝擊強度從3.17KJ/m2提高到5.36 KJ/m2，能夠滿足大多數低溫存儲應用場景；當SEBS含量繼續增大時，常溫衝擊強度顯著增大，達到了高抗衝聚丙烯的抗衝級別；當SEBS含量達到15%時，低溫衝擊也隻有部分斷裂，表明少量添加SEBS能夠有效地改善聚丙烯的衝擊強度。這主要是由於SEBS作為分散相均勻分布再PP形成的連續相中，當收到外力衝擊時，分散在聚丙烯樹脂中的SEBS彈性體顆粒通過引發銀紋和誘發剪切帶，能夠吸收大量的衝擊能量，從而使共混物韌性增加。
2.2彎曲性能
圖1為彎曲模量和彎曲強度隨著SEBS含量的變化曲線。隨著SEBS含量的增加，共混體係的彎曲模量和彎曲強度逐漸降低。SEBS含量為15%時，彎曲強度從28.2MPa下降至17.7MPa，彎曲模量從983.3MPa降至570.0MPa。這是由於SEBS是熱塑性彈性體，其彎曲強度和彎曲模量本來就低於PP，因此共混體係彎曲強度和彎曲模量降低。
圖1 SEBS對抗衝透明聚丙烯彎曲性能的影響
2.3光學性能
圖2 SEBS對抗衝透明聚丙烯霧度的影響
霧度是偏離入射光方向的散射光與透射光通量之比，衡量透明材料不清晰或渾濁的程度，反應材料內部或外部表麵對光線的散射程度[9]，是表征聚丙烯材料透明性的主要指標。由於聚丙烯是一種半結晶性聚合物，其內部同時存在晶區和非晶區，兩者的折光率不匹配導致了入射光在其界麵處發生折射與反射，從而增大了製品霧度。但當聚丙烯的球晶尺寸小於可見光的波長時，光可不穿過晶區直接從非晶區穿過，減小了光的折射和反射，因此晶粒尺寸越小，製品的透明度越好，其霧度也越低[10]。
圖2是SEBS含量對抗衝透明聚丙烯霧度的影響曲線，從圖中可以看，添加5%SEBS，抗衝透明聚丙烯的1mm和2mm片霧度變化較小；隨著SEBS的添加量繼續增大，抗衝透明聚丙烯的霧度稍微有所增大，整體上SEBS的加入對抗衝透明聚丙烯透明性影響較小，製備出了具有優異抗低溫衝擊性能的透明聚丙烯。
3結論
（1）SEBS的加入可以充當彈性體的應力集中中心從而引發更多銀紋與剪切帶，使抗衝透明聚丙烯衝擊強度顯著增加，彎曲模量和彎曲強度降低。
（2）SEBS的加入對抗衝透明聚丙烯的霧度影響較小，製備出了具有優異抗低溫衝擊性能的透明聚丙烯。
參考文獻
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