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14俞 飞 等 不同粒径滑石粉及含量对聚丙烯材料性能的影响不同粒径滑石粉及含量对聚丙烯材料性能的影响俞 飞，吴国峰，陈延安（金发科技股份有限公司，广东广州 510663）摘要：先后利用不同种类的滑石粉增刚聚丙烯，并对不同滑石粉含量增刚效果进行对比研究。研究表明，特殊径厚比的滑石粉增刚效果明显优于普通滑石粉，在 PP-TD 体系中，滑石粉 TYT-777A 含量 30%时，弯曲模量达到4111MPa，较纯 PP 提升了 93.7%，热变形温度达到 128，较纯 PP 提升了 18；滑石粉 HAR T84 含量 30%时，弯曲模量达到 4313MPa，较纯 PP 提升了 103.3%，热变形温度达到 130，较纯 PP 提升了 20。该研究对汽车改性聚丙烯行业有着重要的指导意义。关键词：聚丙烯；滑石粉；弯曲模量；收缩率；热变形温度；增刚中图分类号：TQ 325.14；TQ 327.8 Eff ects of Diff erent Particle Sizes and Contents of Talc on the Properties of Polypropylene MaterialsYU Fei,WU Guo-feng,CHEN Yan-an(Kingfa Sci&Tech.Co.,Ltd.,Guangzhou 510663,Guangdong,China)Abstract:In this paper,diff erent kinds of talc powder were used to strengthen polypropylene and the eff ect of diff erent talc powder content on polypropylene was studied.Research shows that the stiff ening eff ect of talc with special diameter-to-thickness ratio is signifi cantly better than that of ordinary talc.In the PP-TD system,when the content of talc TYT-777A is 30%,the fl exural modulus reaches 4111 MPa,which is 93.7%higher than that of pure PP，and the heat distortion temperature reaches 128 C,which is 18 C higher than pure PP.When talc HAR T84 content is 30%,the fl exural modulus reaches 4313 MPa,which is 103.3%higher than pure PP,and the heat distortion temperature reaches 130 C,which is 20 C higher than pure PP.The research in this article has important guiding signifi cance for the automotive modifi ed polypropylene industry.Key words:polypropylene;talc;fl exural modulus;shrinkage;HDT;stiff ening聚丙烯（PP）是四大通用塑料之一，具有密度低、成型性能良好、无毒环保以及易回收等有点，在汽车、家电、电子电器等行业广泛应用1-3，在这些领域中针对特定的项目需要特定的增刚聚丙烯才能满足零部件要求，如汽车空调壳体、空滤壳体需要较高的拉伸和弯曲模量的聚丙烯，而对于低收缩保险杠、低收缩翼子板等特定的项目则需要较低的收缩率和较低的线性膨胀系数的改性聚丙烯材料。目前报道的文献中，很少见到深入、系统地研究不同滑石粉改性聚丙烯的报道。常见报道的改性聚烯烃和金属高温模量测试，如玻璃纤维增强聚丙烯4-6、碳纤维增强聚丙烯7、滑石粉填充聚丙烯8-9、EPDM 增韧聚丙烯10、成核剂改性聚丙烯11、交联聚乙烯12、金属材料高温弹性模量测定13，这些主要是从某些特定的性能角度出发展开深入研究，并未过多的关注特殊使用场景的改性聚丙烯。本文先后利用不同种类的滑石粉增刚聚丙烯，并对不同滑石粉含量增刚效果进行对比研究。研究表明，特殊径厚比的滑石粉增刚效果明显优于普通滑石粉，在PP-TD 体系中，滑石粉 TYT-777A 含量 30%时，弯曲模量达到 4111MPa（较纯 PP 提升了 93.7%），热变形温度达到 128（较纯 PP 提升了 18）；滑石粉 HAR T84 含量 30%时，弯曲模量达到 4313MPa（较纯 PP 提升了 103.3%），热变形温度达到 130（较纯 PP 提升了 20）。该研究对汽车改性聚丙烯行业有着重要的指导意义。1 实验部分1.1 主要原料（1）聚丙烯 PP牌号：DXHC9012D(高结晶均聚，MFR=1015 g/10min)，茂名石化；牌号：BX3900(高结晶共聚，MFR=5060 g/10min)，韩国爱思开。（2）增韧剂 POE牌号：POE 8842(ASTM D1646 ML1+4121 门尼黏度 25)，陶氏化学(中国)投资有限公司。（3）滑石粉 Talc牌号：TYT-777A(3000 目普通滑石粉，径厚比 15)，辽宁海城添源化工有限公司；牌号：HAR T84(1250 目特殊滑石粉，径厚比 30)，合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 3 期15益瑞石(上海)投资管理有限公司。1.2 主要仪器和设备双螺杆挤出机：SHJ-30 型，南京瑞亚高聚物装备有限公司；注塑机：BS80-III 型，广州博创机械有限公司；高低温拉伸试验机：BT1-FB005TN.D14 型，德国Zwick/Roell 公司；扫描电子显微镜：JSM-IT100，日本日立公司。1.3 试样制备按照一定重量比例称取配方原料进行混合均匀，接着加入挤出机进行造粒，最后通过注塑机注塑样条，注塑好的力学样条放在标准环境（23、50%RH）中调节48h 后进行测试。加工助剂添加量为：抗氧剂 1010+抗氧剂 168+润滑剂硬脂酸锌+受阻胺光稳剂 3808PP5=0.2%+0.2%+0.2%+0.2%（均为质量分数）。1.4 性能测试熔体流动速率按 ISO 1133-1/2：2011 在 2.16kg 载荷、温度 230 条件下测试；拉伸性能按 ISO 527-1/2：2018 测试，拉伸速度为 50mm/min；弯曲性能按 ISO 178：2018，弯曲速度为 2mm/min；热变形温度按 ISO 75-1/2：2013 测试，载荷为 0.45MPa，样条放置方式为平放；悬臂梁缺口冲击性能按 ISO 180：2000 测试；密度按照 ISO 1183-1：2019 测试；收缩率按照 ISO 294-4：2018 测试；线性膨胀系数（简称：CLTE）按 ISO 11359：2014 测试，温度范围 2385。2 结果与讨论2.1 普通滑石粉填充聚丙烯 PP-TD 性能表 1 为不同普通滑石粉填充聚丙烯 PP-TD 性能。表 1 普通滑石粉填充聚丙烯 PP-TD 性能Table 1 Properties of polypropylene PP-TD filled with ordinary talc配方体系1#2#3#4#5#6#7#8#PP DXHC9012D99.289.284.279.274.269.264.259.2Talc TYT-777A010152025303540加工助剂0.80.80.80.80.80.80.80.8性能熔融指数/(g/10min)10.710.911.111.511.311.111.010.8密度/(g/cm3)0.909 0.972 1.008 1.048 1.098 1.127 1.172 1.208拉伸强度/MPa39.437.937.337.237.236.836.636.6断裂伸长率/%2314986644弯曲强度/MPa56.358.258.759.059.259.459.860.4弯曲模量/MPa21222663302534533872411145585020悬臂梁缺口冲击强度(23)/(kJ/m2)2.72.92.82.92.93.03.13.1悬臂梁缺口冲击强度(-30)/(kJ/m2)1.31.31.41.31.41.41.51.4热变形温度/110122124126127128130132收缩率/17.816.514.713.812.711.811.010.5CLTE/10-5K-115.513.611.810.88.97.26.66.4从表 1 可以看出，不同普通滑石粉含量对 PP-TD 体系的性能影响差异很大，尤其是对聚丙烯材料的弯曲模量、热变形温度、收缩率和 CLTE 的影响更大。整体而言，随着滑石粉含量的增加，弯曲模量大幅提升，在滑石粉含量 30%时弯曲模量达到 4111MPa，较纯 PP 提升了 93.7%；热变形温度在滑石粉含量 30%时，达到128，较纯 PP 提升了 18；收缩率在滑石粉含量 30%时降低至 11.8，较纯 PP 降低了 6；CLTE 在滑石粉含量 30%时降低至 7.210-5 K-1，较纯 PP 降低了 8.310-5 K-1。滑石粉作为改性聚丙烯的重要填料之一，在提高材料的综合性能方面有着突出的优势和贡献。2.2 特殊滑石粉填充聚丙烯 PP-TD 性能从表 2 可以看出，不同特殊滑石粉含量对 PP-TD 体系的性能影响差异很大，尤其是对聚丙烯材料的弯曲模量、热变形温度、收缩率和 CLTE 的影响更大。整体而言，随着滑石粉含量的增加，弯曲模量大幅提升，在滑石粉含量 30%时弯曲模量达到 4313MPa，较纯 PP 提升了103.3%；热变形温度在滑石粉含量 30%时达到 130，较纯 PP 提升了 20；收缩率在滑石粉含量 30%时降低至 11.2，较纯 PP 降低了 6.6；CLTE 在滑石粉含量30%时降低至 6.810-5K-1，较纯 PP 降低了 8.710-5K-1。表 2 特殊滑石粉填充聚丙烯 PP-TD 性能Table 2 Properties of polypropylene PP-TD filled with special talc配方体系1#2#3#4#5#6#7#8#PP DXHC9012D99.289.284.279.274.269.264.259.2Talc HAR T84010152025303540加工助剂0.80.80.80.80.80.80.80.8性能熔融指数/(g/10min)10.710.811.111.411.211.010.410.2密度/(g/cm3)0.909 0.971 1.007 1.049 1.099 1.129 1.177 1.211拉伸强度/MPa39.438.337.837.637.537.236.936.7断裂伸长率/%2312765543弯曲强度/MPa56.358.859.259.860.460.961.862.4弯曲模量/MPa21222862333337974081431347595462悬臂梁缺口冲击强度(23)/(kJ/m2)2.72.93.13.03.13.23.23.1悬臂梁缺口冲击强度(-30)/(kJ/m2)1.31.41.31.31.31.41.31.5热变形温度/110124126128129130133134收缩率/17.816.014.113.312.211.210.19.4CLTE/10-5K-115.513.011.110.08.26.86.25.9由表 1 和表 2 综合得