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    碳酸鈣填充母料自上世紀(jì)八十年代初誕生以來，已為塑料加工行業(yè)和全社會(huì)做出了巨大貢獻(xiàn)，年產(chǎn)量達(dá)一百多萬噸，是改性塑料重要的品種之一。

    填充母料的載體最初使用的是聚丙烯聚合時(shí)的副產(chǎn)物——無規(guī)聚丙烯（APP），故亦稱之為APP母料。后因北京燕山石化公司技術(shù)改造，無規(guī)聚丙烯的來源枯竭，而碳酸鈣作為合成樹脂緊缺年代的替代物，市場(chǎng)需求旺盛。在此背景下以聚乙烯樹脂為載體的碳酸鈣填充母料應(yīng)運(yùn)而生，如LDPE1F7B至今仍然是多數(shù)填充母料的主要原料。由于填充母料的主要用途是聚丙烯編織袋用的扁絲和打包帶，從價(jià)格、相容性和扁絲強(qiáng)度等方面考慮，使用聚丙烯為載體樹脂更適合于此種填充母料。二十世紀(jì)九十年代初，當(dāng)時(shí)的輕工業(yè)部塑料加工應(yīng)用研究所率先推出以粉狀聚丙烯為載體樹脂的碳酸鈣填充母料，稱之為PPM母料，并于一九九二年獲得國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品稱號(hào)。

    PPM母料以小本體PP粉料為載體，在價(jià)格上比起1F7B等PE樹脂有顯著優(yōu)勢(shì)，至今也仍保持著1000元/噸以上的差價(jià)。同時(shí)PP本身的密度低，意味著相同質(zhì)量的樹脂有更多數(shù)量的聚合物承擔(dān)載體樹脂的任務(wù)。此外PP的強(qiáng)度高于PE，同樣情況下可使扁絲、打包帶等具有更高的強(qiáng)度，見表13、表14。

表13  使用不同載體樹脂填充母料的PP扁絲性能

 

表14  使用載體不同填充母料制成的PP打包帶的性能

    將不同載體樹脂制成的填充母料用于PP注塑制品時(shí)，也會(huì)得到與扁絲、打包帶等制品類似的結(jié)果，即將PP為載體樹脂的填充母料與其它樹脂為載體的填充母料相比，按QB 1126-91《聚烯烴填充母料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制成的注塑樣條中，當(dāng)配方相同、制樣設(shè)備、條件相同時(shí)，PP為載體的填充母料效果最好，見表15。

表15  按QB 1126-91制成的注塑樣條性能

以PP為載體的碳酸鈣填充母料生產(chǎn)要點(diǎn)如下：

①粉狀PP比粒狀PP更便宜，更易與碳酸鈣混合均勻，應(yīng)優(yōu)先使用。

②粉狀PP的熔體流動(dòng)速率不宜過大，4~10g/10min為好。

③粉狀PP中沒有加入抗氧劑、潤(rùn)滑劑等助劑，必須適量添加。

④粉狀PP在存放過程中會(huì)逐漸降解，放出酸味，因此一定要問清生產(chǎn)時(shí)間，并及時(shí)使用，最好在聚合出后的一個(gè)月內(nèi)用完。

⑤以粉狀PP為載體的碳酸鈣填充母料可以使用同向平行雙螺桿擠出機(jī)加工，碳酸鈣的比例可以達(dá)到80%以上。關(guān)鍵問題是不能使用模面風(fēng)冷熱切造粒，也不宜使用拉條水冷造粒，只能使用傳送帶風(fēng)冷方式造粒。

二、以代替ABS為主要目標(biāo)的改性聚丙烯專用料

（1） 日本卡爾普株式會(huì)社的CALP專用料組成、性能及用途

表16  CALP專用料的牌號(hào)、性能及用途

 

CALP專用料在很多場(chǎng)合可以替代價(jià)格昂貴的ABS，但仍然有明顯的不足。

·   密度比ABS大；

·   表面硬度低，不耐刻劃；

·   剛性不足；

·   表面光澤度低；

·   表面涂裝性差；

·   成型尺寸收縮率大。原來使用ABS的注塑成型模具需加以修改才能使用改性PP專用料。

（2） 高光澤PP專用料

表17  典型的高光澤PP塑料性能

項(xiàng) 目	美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)STM	德國(guó)工業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)DIN	國(guó)標(biāo) GB	單位	性  能
					PPH-BG	PPR-BG	PPH-CG
熔融指數(shù)	D1238	53735	3682	g/10min	6	10	5
密度	D792	53479	1033	g/cm3	1.07	1.07	1.05
拉伸強(qiáng)度	D638	53455	1040	MPa	34	28	35
拉伸斷裂 伸長(zhǎng)率	D638	53455	1040	%	50	50	50
彎曲強(qiáng)度	D790	53452	9341	MPa	46	40	48
彎曲彈性模量	D790	53452	9341	MPa	1700	1500	2200
Charpy缺口 沖擊強(qiáng)度	/	53452	1043	KJ/m2	3.5	4.5	3.5
Izod缺口 沖擊強(qiáng)度	D256	/	1843	J/m	45	50	45
熱變形溫度	D648	53461	1634	℃	120	115	125
注塑收縮率	D955	/	15585	%	1.3~1.5	1.3~1.5	1.3~1.5
光澤度	D532	/	8807	%	88	95	87
說明					高光澤、 尺寸穩(wěn)定	超高光澤、高 流動(dòng)性、耐寒	高光澤、高剛性、尺寸穩(wěn)定、耐熱

（3） 可漆PP專用料

表18  替代ABS的可直接噴漆的PP專用料

    以往通過接枝改性來提高PP的可漆性，但必須使用專用漆才能表面涂裝。北京聚英慧點(diǎn)塑料科技有限公司研制的可漆PP專用料，由于使用了助劑A，得到了比接枝改性PP更好的可漆性能，可以在保證材料良好力學(xué)性能的前提下，直接使用普通硬膠漆進(jìn)行表面涂裝。

三、汽車零部件用改性聚丙烯專用料

 

表19  國(guó)內(nèi)外研制的轎車儀表板用改性PP專用料性能

 

 

表20  桑塔納轎車空氣過濾器用改性聚丙烯專用料性能

注：MPP為原化工部南通合成材料實(shí)驗(yàn)廠研制的改性專用料；PP6為德國(guó)生產(chǎn)的專用料。

表21  摩托車、汽車零部件用改性PP專用料性能

用  途 項(xiàng)  目	FD—16 摩托車擋泥板、護(hù)板	FD—17 靜熱器格柵	FD—18 通用保險(xiǎn)杠	FD—20 儀表板
熔體流動(dòng)速率/（g/10min）	3~5	6	3~5	4~6
拉伸強(qiáng)度/MPa	26.7	31	25	30.9
斷裂伸長(zhǎng)率/%	35	94	300	100
彎曲強(qiáng)度/MPa	30.2	43	26	46.5
彎曲模量/MPa	1480	1890	—	2117
懸臂梁沖擊強(qiáng)度（缺口）/（J/m）	154.2	108	300	102

 

表22  中石化上海石化股份有限公司研制的汽車零部件用改性PP料性能

性  能	保險(xiǎn)杠專用料	側(cè)護(hù)板專用料	進(jìn)口改性PP專用料
熔體流動(dòng)速率（g/10min）	—	—	9.6
拉伸強(qiáng)度（MPa）	15.9	18.3	16.9
斷裂伸長(zhǎng)率（%）	499	70.8	39
彎曲強(qiáng)度（MPa） -40℃/23℃/80℃	68.8/28.1/11.9	78.2/35.7/23.2	71.5/29.9/23.5
缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）	39.3	9.9	10.5
球壓痕硬度（N/mm2）	30.2	53.8	49.7
密度（g/cm3）	0.96	1.14	1.12
灼燒殘?jiān)��?）	8.4	26.4	30.1
熔點(diǎn)（℃）	—	164	165.7
耐熱老化時(shí)間（h）	>250	>250	—

四、家電用改性聚丙烯專用料

表23  濟(jì)南塑料制品總廠研制的洗衣機(jī)零部件用改性PP專用料性能

性  能	PP-101型	PP-102型
密度（g/cm3）	1.27	1.32
熔體流動(dòng)速率（g/10min）	5	4.2
拉伸強(qiáng)度（MPa）	39	40
彎曲強(qiáng)度（MPa）	45.6	47.2
缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）	23.7	—
洛氏硬度（HRc）	63	72
耐高溫畸型	合格	合格
耐洗滌劑性	合格	合格

    洛陽(yáng)石化總廠研究所使用乙烯—辛烯共聚物和增韌母料提高了聚丙烯的韌性，同時(shí)使用多種無機(jī)材料以保持模量不變。他們還使用抗氧劑保證了改性聚丙烯的耐熱氧化性。此種改性聚丙烯具有高流動(dòng)性、高韌性和高模量和耐候幾大特點(diǎn)，適合用于大尺寸薄壁制品的注塑成型，可用于空調(diào)器的零部件生產(chǎn)。

    研究結(jié)果表明POE和自制增韌母料并用，可在缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)80J/m以上的情況下，改性PP的彎曲模量仍可達(dá)到1700MPa；綜合使用滑石粉等無機(jī)填料，可使改性PP的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到70J/m時(shí)，彎曲強(qiáng)度進(jìn)一步提高；綜合使用抗氧劑1010、168、1330和抗紫外線劑770，可使改性PP在95℃熱老化箱中放置100小時(shí)后，拉伸強(qiáng)度仍然能達(dá)到初始值的93.8%。

    營(yíng)口洗衣機(jī)總廠以均PP粉料為基礎(chǔ)料，填料經(jīng)表面活化處理的800目滑石粉25%，再加入適量EPDM和抗氧劑等助劑，經(jīng)混煉造粒制成的改性PP可用于制作干衣機(jī)中的關(guān)鍵部件——雙翼風(fēng)扇。該風(fēng)扇是在80±5℃環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)剛性體，同時(shí)承擔(dān)換熱任務(wù)，靠它將濕衣物中蒸發(fā)出來的水蒸汽聚集凝結(jié)成水排出機(jī)體外。該扇葉由數(shù)十個(gè)折曲片翼組成，屬薄壁長(zhǎng)流道距離制品，因此要求材料不僅剛性好、耐熱性好、尺寸穩(wěn)定性好、韌性也要好，還要求有良好的加工流動(dòng)性。該改性PP的性能為：MFR：10±1g/min，拉伸強(qiáng)度：32~34MPa，彎曲彈性模量：2.1~2.5GPa，Izod沖擊強(qiáng)度（23℃/-20℃）：60~70/20~30，維卡軟化點(diǎn)：154℃。

五、戶外家具用改性PP專用料

    戶外使用的休閑椅、桌、沙灘椅等大部分使用聚丙烯制造，而且為了提高生產(chǎn)效率，大多是一次注塑成型，這就要求原材料具有良好的力學(xué)性能和成型加工性能，同時(shí)還要求優(yōu)異的耐老化（耐候）性能。

表24  不同助劑對(duì)PP耐老化性能的影響

 

國(guó)內(nèi)研制的戶外家具用改性PP專用料的性能見表25。

表25  戶外家具用改性PP專用料的性能

    作為家具料，制品的表面光澤也是很重要的指標(biāo)。研究結(jié)果表明，增韌劑中POE影響最小，在填料中硫酸鋇（BaSO₄）填充PP的光澤度最高。

六、聚丙烯的老化與耐老化研究

    PP的主鏈上有叔碳原子，在熱、氧、紫外線等外界因素作用下極易發(fā)生化學(xué)變化，其表現(xiàn)為紅外吸收光譜中出現(xiàn)羰基峰，隨后生成過氧化物，斷裂后形成游離基，這些游離基進(jìn)一步引起整個(gè)大分子鏈裂解、支化與交聯(lián)，使PP失去高分子材料的特征，喪失其使用性能。

    宏觀上可以通過PP特性粘度下降或熔體流動(dòng)速率增大而加以判斷。特性粘度下降或熔體流動(dòng)速率增大，意味著聚丙烯分子量變小。例如分子量為27.1萬的PP在310℃的加工溫度下擠出加工三次后，分子量降低至5.23萬。PP主鏈斷裂產(chǎn)生大量游離基，一方面會(huì)繼續(xù)攻擊主鏈上碳原子，導(dǎo)致新的降解反應(yīng)，同時(shí)也還會(huì)伴隨著游離基之間的藕合或交聯(lián)，分子量下降的速度有可能減慢，但材料宏觀上會(huì)變硬和脆化。降解過程中產(chǎn)生的氧化結(jié)構(gòu)（如羰基、過氧化物等），會(huì)進(jìn)一步提高對(duì)光引起降解的敏感性

    根據(jù)作用機(jī)理不同，抗氧劑可分為游離基鏈反應(yīng)終止劑（主抗氧劑）和過氧化物分解劑（輔助抗氧劑）兩類�，F(xiàn)在市場(chǎng)上有許多種抗氧劑供選用。選用的原則是價(jià)格、與PP的相容性和抗氧化效果。目前獲得認(rèn)可，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)兩方面較為合適的抗氧劑是酚類1010和亞磷酸酯168的復(fù)配物，稱之為B215或B225，前者1010與168比例為1:2，后者1010與168比例為1:1。

    以上試驗(yàn)中PP為北京燕化2401粉料，未加過任何助劑，其配比為PP：抗氧劑：硬脂酸鈣=100：0.25：0.25；擠出加工工藝條件：五區(qū)溫度（℃）從加料口到機(jī)頭分別為150、210、230、240、230，螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min。

    在加工過程中只要加入足夠量的抗氧劑并分散均勻，就可以保證PP在整個(gè)熱歷程中的穩(wěn)定，而且在成型后的相當(dāng)時(shí)期內(nèi)都保持良好的穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重降解。但如果暴露在戶外，僅有殘存的抗氧劑還不足以保護(hù)聚丙烯。在熱氧化過程中生成的羰基化合物會(huì)在強(qiáng)烈吸收紫外線后處于激發(fā)態(tài)，在常溫下也會(huì)使PP發(fā)生嚴(yán)重降解。

    紫外線吸收劑可吸收波長(zhǎng)290~400nm的紫外線。紫外線吸收劑吸收紫外線后被激化，然后轉(zhuǎn)化成沒有破壞性的長(zhǎng)波光（如紅外光）。PP最敏感的波長(zhǎng)為290~325nm和370nm左右的紫外光，這在選擇紫外線吸收劑時(shí)應(yīng)加以注意。

    紫外線淬滅劑其作用是將吸收了光能的激發(fā)態(tài)分子的能量迅速地轉(zhuǎn)移掉，再回到穩(wěn)定的基態(tài)。它是通過分子間的作用使能量轉(zhuǎn)移，而紫外線吸收劑是通過分子內(nèi)結(jié)構(gòu)的變化使能量轉(zhuǎn)化的。

    紫外線屏蔽劑主要指炭黑，最好是粒徑為15~25nm的槽法炭黑。添加0.2%炭黑的PP制品預(yù)計(jì)有10年的耐曬性，而2%的炭黑可以使PP制品有20年以上的耐曝曬性。

對(duì)于白色或淺色制品，可使用氧化鋅為屏蔽劑。研究結(jié)果表明，添加粒徑0.11μm的氧化鋅10%，可使PP的耐候能力提高到8年以上。適合PP使用的光穩(wěn)定劑有吸收劑UV-531、UV-327、三嗪-5和淬滅劑NBC、1084等。

    特別需要加以注意的是液相本體法聚合出來的聚丙烯，盡管在分子量分布上、灰分含量上和鹵素含量上已有很大改進(jìn)，但大部分仍以不加任何助劑形式出廠。用戶在使用時(shí)必須注意及時(shí)使用并加入適量的助劑。下面是粉狀PP耐老化改性的研究結(jié)果，見表26、27、28、29。

表26  耐老化助劑對(duì)粉狀PP熱氧老化性能的影響

粉狀PP：助劑	氧化誘導(dǎo)期（min）	熔體流動(dòng)速率（g/10min）
		擠出1次	擠出2次	擠出3次	擠出4次
100：0	0.4	3.17	3.50	4.43	5.60
100：1	1.0	2.93	3.30	3.96	4.78
100：2	1.5	3.06	3.41	3.90	4.56
100：3	1.9	2.95	3.15	3.46	4.10
100：4	2.2	3.10	3.10	3.40	3.85
100：5	2.4	2.92	3.05	3.25	3.48
粒狀PP2401	1.7	2.53	2.70	3.14	3.45

 

表27  聚丙烯編織袋人工加速老化試驗(yàn)（ISO4982-1981E）

編織袋扁絲配方	斷裂伸長(zhǎng)率（%）
	0h	200h后	相對(duì)保留率（%）
粉狀PP：母料：助劑=100：5：3	徑向：653    緯向：468	640 483	99 103
粒狀PP2401：母料=100：5	徑向：652 緯向：592	570 508	87 86

表28  聚丙烯編織袋自然氣候曝露試驗(yàn)（GB 3681）

 

表29  聚丙烯編織袋的性能

    從表29看出，使用沒有經(jīng)過耐老化改性的粉狀PP制作的編織袋，甚至過不了成型加工關(guān)，初始力學(xué)性能就達(dá)不到國(guó)際要求，更不用說在使用過程中的表現(xiàn)了。另一方面耐老化助劑用量越多，編織袋的初始性能越好，可以理解為足夠量的助劑可以更細(xì)微地分布到每一個(gè)PP大分子跟前，起到及時(shí)的保護(hù)作用。當(dāng)然從成本考慮，只要能滿足使用要求，適量即可。

七、聚丙烯的阻燃

    聚丙烯是易燃材料，其氧指數(shù)僅為18%，即在空氣中只要達(dá)到一定溫度就可以點(diǎn)燃�，F(xiàn)在越來越多的應(yīng)用場(chǎng)合要求塑料材料具有一定的難燃性。評(píng)判塑料材料燃燒性能的試驗(yàn)方法有氧指數(shù)、垂直燃燒、水平燃燒等。這些方法只能表明被試驗(yàn)的材料在一定條件下的阻燃性，但阻燃并不意味著不能燃燒。因此一方面要注意尋找最佳的阻燃途徑，另一方面也要對(duì)阻燃塑料材料燃燒時(shí)的表現(xiàn)給予密切關(guān)注，避免或減少燃燒產(chǎn)物形成的危害。

    在國(guó)際上最為通行的試驗(yàn)是美國(guó)保險(xiǎn)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的UL94燃燒試驗(yàn)。此試驗(yàn)將塑料的阻燃級(jí)別分為V-0、V-1和V-2和HB四級(jí)。通過V-0級(jí)試驗(yàn)的塑料可以用于阻燃性要求最高的場(chǎng)所。我國(guó)對(duì)應(yīng)此方法的是垂直燃燒法（GB 4609），分別為FV-0、FV-1、FV-2。如果試驗(yàn)材料的燃燒行為連FV-2也達(dá)不到，則該材料的阻燃性能不能采用垂直燃燒法評(píng)定。UL94HB級(jí)的試驗(yàn)是將試樣水, , 平放置，將試樣一端灼燒30秒，觀察試驗(yàn)的燃燒程度及燃燒速率，并根據(jù)標(biāo)記之間的燃燒速度再分為HB-1、HB-2、HB-3三級(jí)。

表30  GB 4609規(guī)定的燃燒行為與相應(yīng)級(jí)別

（1）傳統(tǒng)的含鹵阻燃體系

    在傳統(tǒng)的阻燃劑中，十溴二苯醚是聚丙烯最重要的阻燃劑，它不僅含溴量高，而且其分解溫度在300℃以上，高于PP的成型加工溫度，在阻燃PP加工時(shí)不至于提前分解，而在PP著火溫度下又能及時(shí)分解。分解出的Br••游離基與PP反應(yīng)生成HBr，在三氧化二銻等阻燃劑的協(xié)同作用下，一方面撲滅反應(yīng)活性更強(qiáng)的HO•游離基，一方面形成比重很大的氣體SbBr₃等覆蓋在可燃物表面隔斷與氧氣的接觸，從而達(dá)到阻燃的效果。

    我國(guó)是生產(chǎn)包括十溴二苯醚在內(nèi)的溴化物的大國(guó)，僅十溴的年生產(chǎn)能力就已達(dá)5萬噸。2005年十溴二苯醚生產(chǎn)量約3萬噸，還進(jìn)口約1萬噸。溴系阻燃劑是否安全，前景如何，關(guān)系重大。歐盟雙綠指令之一《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中禁止使用某些有害物質(zhì)指令》（ROHS）將于2006年7月1日正式實(shí)施，即2006年7月1日以后投放歐盟市場(chǎng)的電氣和電子產(chǎn)品中不得含有鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚等六類有害物質(zhì)。我國(guó)由信息產(chǎn)業(yè)部、國(guó)家發(fā)改委、商務(wù)部等七個(gè)部門聯(lián)合制定的《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》（有人稱之為中國(guó)ROHS）已正式出臺(tái)，并將于2007年3月1日起施行。那么在今后的阻燃塑料制品中還能不能使用溴系阻燃劑呢？

    2005年10月17日，歐盟公布一項(xiàng)決議，將十溴二苯醚列入歐盟ROHS指令的豁免清單。即在鹵系阻燃劑中，十溴二苯醚是對(duì)人體健康和環(huán)境無危害的，不在禁用之列。

（2）非鹵阻燃體系

    氮、磷系列阻燃劑常常被人們提到，如紅磷、聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺等。遺憾的是這些阻燃劑與聚丙烯的相容性都不好，而且價(jià)格較高，因此真正在聚丙烯阻燃方面用得很少。

非鹵阻燃聚丙烯往往指的是用氫氧化鋁或氫氧化鎂做阻燃劑，可以達(dá)到阻燃、消煙，同時(shí)兼具填充的效果。

    由于氫氧化鋁（Al(OH）₃）受熱后第1個(gè)H₂O分子有可能在140℃就分解出來，在聚丙烯加工溫度下（220~230℃）有嚴(yán)重的分解現(xiàn)象，造成制品中的氣泡或表面產(chǎn)生銀紋，故對(duì)聚丙烯塑料使用氫氧化鎂更為合適。Mg(OH）₂的分解溫度為340℃，它在PP加工時(shí)很穩(wěn)定，而在PP燃燒時(shí)可迅速分解為不燃物氧化鎂和水。分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，分解時(shí)可吸收燃燒區(qū)域大量熱能，而氧化鎂覆蓋在可燃物表面，起到隔絕空氣的作用，又有水蒸汽沖淡了可燃物的濃度，起到阻燃的效果。由于氫氧化鎂的分解產(chǎn)物僅為氧化鎂和水，阻燃聚丙烯即使燃燒也不會(huì)釋放出有毒物質(zhì)和大量煙霧，而煙霧對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)人員撤離逃生是最大的威脅，特別是地鐵、公共場(chǎng)所，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙霧越少，越無毒無害，越有利于人員逃生或救援滅火。

    氫氧化鎂可由氯化鎂經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制得，也可由水鎂石礦經(jīng)粉碎、磨細(xì)分級(jí)而得，前者的價(jià)格貴，但因粒徑小，比表面積大，同樣用量不僅阻燃效果好，而且阻燃聚丙烯的力學(xué)性能也比較好。

必須指出的是要想使氫氧化鎂阻燃聚丙烯的阻燃效果好，例如氧指數(shù)達(dá)到30以上，又要有良好的成型加工性能（流動(dòng)性、制品表面光澤等），還要材料的力學(xué)性能好，需要有良好的氫氧化鎂表面處理技術(shù)和科學(xué)合理的材料配方。

    國(guó)內(nèi)研制的幾種低煙無鹵阻燃聚丙烯塑料的情況分別見表31、32、33。

表31  中科院化學(xué)所“無公害高性能聚烯烴阻燃材料”

性  能	單位	標(biāo)準(zhǔn)要求	檢測(cè)結(jié)果	國(guó)外產(chǎn)品
密度	g/cm3  20℃	<1.60	1.52	1.40
斷裂拉伸強(qiáng)度	MPa	>10.0	11.3	11.0
斷裂延伸率	%	>150	188	150
100℃老化10天保留率	%	>90	93.8	80
氧指數(shù)	%	>32	50	37
垂直燃燒試驗(yàn)UL-94		V-0	V-0	—
低溫脆化溫度（-25℃）失效數(shù)	個(gè)	<15/30	0/30	—
毒性指數(shù)		<3.0	2.2	25
煙密度Dm—無焰		<150	30	150
20℃體積阻燃率	Ω•cm	>1.0×1011	2.8×1012	1.9×1014

表32  大連熱塑性低煙霧無鹵阻燃電纜料

項(xiàng)  目	單位	絕緣料	護(hù)套料	填充料
工作溫度	℃	90	90
密度	g/cm3	1.46	1.48	1.68
熔融指數(shù)190℃/5kg	g/10min	1.5	1.2	3
拉伸強(qiáng)度	MPa	11.8	12.0	2.8
斷裂伸長(zhǎng)率	%	230	220	400
氧指數(shù)	%	35	37	51
熱變形（80℃×6h）	%	23	20
低溫性能（-40℃）		通過	通過
老化性能（110℃×168h）
1．強(qiáng)度變化率	%	10	8
2．伸長(zhǎng)率變化率	%	-7	9
燃燒性能：
1．HCI氣體發(fā)生量	mg/g	<1	<1	<1
2．PH值		6.6	6.8	6.9
3．煙中透光率	%	80	8l	82
4．煙密度Dm	無焰	105	103	95
	有焰	36	34	30
5．電導(dǎo)率	μs/mm	1.4	1.2	1.1
6．毒性指數(shù)		1.3	1.2	1.1
電性能：
120℃介電強(qiáng)度	MV/m	28	25
220℃體積電阻率	Ω•m	1.8×1014	1.2×1014
390℃體積電阻率	Ω•m	2.1×1012	1.81×1012
490℃絕緣電阻常數(shù)	MΩ• km	1500	1300

 

表33  熱塑性低煙無鹵阻燃電纜料性能

項(xiàng)    目		國(guó)內(nèi)1	國(guó)內(nèi)2
密度（g/cm3）		1.56	1.26
熔體流動(dòng)速率（g/10min）		—	9.6
拉伸強(qiáng)度（MPa）		1.59	11.0
斷裂伸長(zhǎng)率（%）		138	462
20℃體積電阻率（Ω•m）		1.1×1012	—
擊穿強(qiáng)度（MV/m）		29	—
電導(dǎo)率（μs/cm）		4.6	—
氧指數(shù)（%）		42	39
垂直燃燒		—	UL94 V-0
煙密度Dm（有焰法）		55	—
HCL氣體發(fā)生量		3.7	—
熱老化100℃、240h	拉伸強(qiáng)度（MPa）/變化率（%）	15.4/-3	—
	斷裂伸長(zhǎng)率（%）/變化率（%）	130/-6

 

八、玻纖增強(qiáng)聚丙烯

    玻璃纖維添加到聚丙烯中可提高拉伸強(qiáng)度、彎曲彈性模量、洛氏硬度以及熱變形溫度等，其電性能不受影響，耐化學(xué)腐蝕性、耐水性等不變，只是斷裂伸長(zhǎng)率顯著降低，缺口沖擊強(qiáng)度變化不大。隨玻纖含量增加，增強(qiáng)聚丙烯的性能見表34。

表34  玻纖增強(qiáng)聚丙烯的性能

性能	玻纖含量（%）
	10	20	30
密度（g/cm3）	0.96	1.03	1.12
吸水率（%）（23℃，平衡） （100℃，24h）	0.10 0.08	0.10 0.13	0.10 0.20
拉伸強(qiáng)度（MPa）	54.0	78.0	90.0
斷裂伸長(zhǎng)率（%）	4	3	2
彎曲強(qiáng)度（MPa）（23℃/100℃）	75/30	100/45	120/58
彎曲彈性模量（MPa）（23℃/100℃）	2600/1200	4000/2000	5500/3000
懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）	4	7	9
洛氏硬度（R）	105	107	107
維卡軟化點(diǎn)（℃）	156	161	161
熱變形溫度（℃）	155	160	162
線膨脹系數(shù)（m/m/℃）	6.5×10-5	4.8×10-5	3.7×10-5
成型收縮率（%）	0.6	0.4	0.3
介電系數(shù)，106赫	2.2	2.2	2.2
介質(zhì)損耗角正切值，106赫	2×10-4	2×10-4	2×10-4
體職電阻（Ω•cm）	1016	1016	1016
耐電壓強(qiáng)度（KV/cm），3mm厚	30	30	30

    玻纖增強(qiáng)聚丙烯的抗蠕變性得到改善，可以比聚碳酸酯、耐熱ABS、聚甲醛等塑料的性能更好。此外在150℃下保持1500小時(shí)，其拉伸強(qiáng)度和熱變形溫度都不會(huì)下降，在沸水和水蒸汽中可長(zhǎng)期使用。

    玻纖增強(qiáng)聚丙烯的加工流動(dòng)性因玻纖的存在有所下降，但與其它塑料相比，仍然屬良好的加工流動(dòng)性。提高成型加工溫度可使其流動(dòng)性得到改善。

    通常制備玻纖增強(qiáng)聚丙烯是將長(zhǎng)纖維從靠近機(jī)頭一端的加料口加入，直接與已熔融的聚丙烯物料混合，這主要是為避免在雙螺桿擠出機(jī)中停留時(shí)間過長(zhǎng)而被多次剪切，長(zhǎng)徑比減小，影響增強(qiáng)效果。纖維的長(zhǎng)度（指在最后成型的塑料制品中）應(yīng)在0.1~1mm范圍內(nèi)，如長(zhǎng)度低于0.04mm，則會(huì)大大影響增強(qiáng)效果。此外玻纖表面處理也十分重要。使用硅烷偶聯(lián)劑，如TTS，可以使玻纖與PP之間有很好的相界面。中科院化學(xué)所研制的玻纖增強(qiáng)聚丙烯及國(guó)內(nèi)外部分廠家同類產(chǎn)品的性能見表35^[24]。

 

表35  玻纖增強(qiáng)聚丙烯的性能