林茂青
（深圳市通产丽星科技集团有限公司，深圳 518117）
摘要：采用氢化聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）改性抗冲透明聚丙烯（PP），经双螺杆熔融共混制备得到透明PP/SEBS共混物，研究了SEBS的添加量对抗冲透明聚丙烯力学性能和雾度的影响。结果表明，随着SEBS添加量增大，共混物的冲击强度显著提高，雾度变化较小，制备出了具有优异抗低温冲击性能的透明聚丙烯。
关键词：抗冲透明聚丙烯；SEBS；冲击性能；雾度
前言
透明聚丙烯是一种易加工、成本低、综合性能较好的透明高分子材料，广泛应用于食品饮料包装、整理箱、医疗器械等领域[1-2]。通常，获得透明聚丙烯主要通过引入无规共聚单体（如乙烯、丁烯）和添加透明成核剂[3-4]。对于透明均聚聚丙烯(PPH)或无规共聚聚丙烯(PPR)，因玻璃化转变温度较高导致了其低温韧性较差，极大的限制了其在低温储存环境下的应用。为了改善透明聚丙烯低温韧性的问题，通常采用POE、EVA、EPDM、SEBS等热塑性弹性体作为改性剂解决聚丙烯低温冲击强度低问题[5-8]。但对于PPH或PPR体系，获得较高的低温冲击强度则需要热塑性弹性体改性剂添加量较大，导致了材料成本较高、弯曲模量下降明显。
近年来，随着新技术的出现，通过在聚丙烯的聚合阶段引入橡胶相，调节连续相和橡胶相的折光指数相近，减少光线通过两相所发生的散射和折射，在保证聚丙烯抗冲击性能的同时提高材料透明性，推出了具有良好抗冲性和透明性的透明抗冲聚丙烯(PPB)产品。相对于透明PPH或PPR体系，透明PPB体系的低温性能获得了明显改善，但在更苛刻的应用场景下仍显得不足。本文采用透明抗冲聚丙烯为基料，SEBS为增韧改性剂，通过双螺杆熔融混合，考察了SEBS用量对透明抗冲聚丙烯力学性能和光学性能影响，制备出了具有优异抗低温冲击性能的透明聚丙烯。
1实验部分
1.1原材料
抗冲透明聚丙烯（PPB-MT25），MFR为25g/10min（230℃，2.16kg），茂名石化公司；SEBS（Kraton® G1645），MFR为2.0~5.0 g/10min（230℃，2.16kg），美国科腾公司。
1.2实验设备
双螺杆挤出机: ZSE-35，德国Leistritze公司; 注塑机: K-TEC85，欧洲MILACRON; 多功能力学测试机: Instron1121，英国Instron公司; 简支梁冲击试验机: XJD-5.5，承德大华试验机有限公司；
1.3试样制备
将PP、SEBS按照一定的配比（100/0、95/5、90/10、85/15，质量分数，下同）经过挤出机共混造粒，于170-210℃下挤出造粒。根据测试标准要求，注塑成型标准样条，注塑温度为200℃。
1.4测试表征
冲击性能测试按照GB/T1043.1-2008，A型缺口，冲击速率2.9 m/s，摆锤能量4J，测试温度为23℃和0℃。弯曲性能测试按照GB/T 9341-2008，试样（80×10×4）mm，试验速度2mm/min。雾度按照GB/T 2410 1980 测定，试样厚度为1 mm和2mm。
2结果与讨论
2.1冲击性能
表1 SEBS改性抗冲透明聚丙烯的冲击性能
SEBS添加量 简支梁冲击强度（23℃，kJ/m2） 简支梁冲击强度（0℃，kJ/m2）
0 9.22 3.17
5% 29.98 5.36
10% 46.21 8.80
15% 57.27 11.29
纯聚丙烯由于其带甲基支链的结构决定其链柔性下降，导致其冲击强度低，尤其是低温冲击性能差，并且聚丙烯对缺口较为敏感。通常采用橡胶或者弹性体共混改性，可以改善聚丙烯的韧性，但对透明性有一定的影响。SEBS作为热塑性弹性体，其软段部分是乙烯-丁烯共聚物，与聚丙烯具有良好的相容性，且其折射率与聚丙烯相近，因此可以用来改善聚丙烯的韧性。
表1为SEBS改性抗冲透明聚丙烯的冲击性能，由表中可以看出，随着SEBS含量的增加，聚丙烯/SEBS共混物的常温和低温冲击强度都是逐步增加。当SEBS含量为5%时，共混物常温冲击只有部分断裂，0℃简支梁冲击强度从3.17KJ/m2提高到5.36 KJ/m2，能够满足大多数低温存储应用场景；当SEBS含量继续增大时，常温冲击强度显著增大，达到了高抗冲聚丙烯的抗冲级别；当SEBS含量达到15%时，低温冲击也只有部分断裂，表明少量添加SEBS能够有效地改善聚丙烯的冲击强度。这主要是由于SEBS作为分散相均匀分布再PP形成的连续相中，当收到外力冲击时，分散在聚丙烯树脂中的SEBS弹性体颗粒通过引发银纹和诱发剪切带，能够吸收大量的冲击能量，从而使共混物韧性增加。
2.2弯曲性能
图1为弯曲模量和弯曲强度随着SEBS含量的变化曲线。随着SEBS含量的增加，共混体系的弯曲模量和弯曲强度逐渐降低。SEBS含量为15%时，弯曲强度从28.2MPa下降至17.7MPa，弯曲模量从983.3MPa降至570.0MPa。这是由于SEBS是热塑性弹性体，其弯曲强度和弯曲模量本来就低于PP，因此共混体系弯曲强度和弯曲模量降低。
图1 SEBS对抗冲透明聚丙烯弯曲性能的影响
2.3光学性能
图2 SEBS对抗冲透明聚丙烯雾度的影响
雾度是偏离入射光方向的散射光与透射光通量之比，衡量透明材料不清晰或浑浊的程度，反应材料内部或外部表面对光线的散射程度[9]，是表征聚丙烯材料透明性的主要指标。由于聚丙烯是一种半结晶性聚合物，其内部同时存在晶区和非晶区，两者的折光率不匹配导致了入射光在其界面处发生折射与反射，从而增大了制品雾度。但当聚丙烯的球晶尺寸小于可见光的波长时，光可不穿过晶区直接从非晶区穿过，减小了光的折射和反射，因此晶粒尺寸越小，制品的透明度越好，其雾度也越低[10]。
图2是SEBS含量对抗冲透明聚丙烯雾度的影响曲线，从图中可以看，添加5%SEBS，抗冲透明聚丙烯的1mm和2mm片雾度变化较小；随着SEBS的添加量继续增大，抗冲透明聚丙烯的雾度稍微有所增大，整体上SEBS的加入对抗冲透明聚丙烯透明性影响较小，制备出了具有优异抗低温冲击性能的透明聚丙烯。
3结论
（1）SEBS的加入可以充当弹性体的应力集中中心从而引发更多银纹与剪切带，使抗冲透明聚丙烯冲击强度显著增加，弯曲模量和弯曲强度降低。
（2）SEBS的加入对抗冲透明聚丙烯的雾度影响较小，制备出了具有优异抗低温冲击性能的透明聚丙烯。
参考文献
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[5]赵红振，齐暑华，周文英，等．聚丙烯增韧改性最新进展[J]．化学推进剂与高分子材料，2007，5（1）：27-32．
[6]范吉昌，李莹莹.聚丙烯增韧改性研究[J].现代塑料加工应用，2006,18（4）：8-10. [7]敖玉辉，周梦思，冯芳.不同弹性体增韧聚丙烯的研究[J].化工新型材料，2014，43（3）:189-190.
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[10] Paul D R，Bucknall C B.Polymer Blends [M]. New York：Wiley-Interscience Publication，1999．
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