使高密度聚乙烯(HDPE)这一大品种通用塑料能够作为工程塑料使用,是国内外研制开发新型工程塑料的一个努力方向。针对均聚HDPE韧性比较低的缺陷,国内外开展了大量的增韧改性HDPE的研究工作。相比较,用弹性体增韧的增韧效果最好。可是,一般的弹性体增韧HDPE,使HDPE韧性大幅度提高的同时,刚性(拉伸屈服应力,TYS;弯曲弹性模量,FM)却显著降低了。如何使弹性体增韧HDPE韧性大幅度提高的同时刚性不显著降低,一直是弹性体增韧HDPE急待解决的科学技术难题。
本工作首先分析了一般的弹性体增韧HDPE韧性大幅度提高的同时刚性显著降低的原因,认为主要在于增韧HDPE的结构:其一,HDPE是一类非极性、通常情况下易形成结晶的聚合物,与弹性体的相容性差,相界面结合力小,易发生界面脱粘,不能有效地在两相之间传递和分配应力与应变;其二,弹性体作为分散相,未适度交联,外力作用下易发生分子间滑脱而产生“空化”;其三,欲呈现高的冲击强度,必须加大弹性体的质量分数,使增韧HDPE中刚性低的成分太多。从复合法则来看必将导致刚性的显著下降。加入相容剂共混,HDPE与增韧剂之间结合力不同程度提高了,有利于提高增韧效果,但是,要获得高韧性,弹性体的质量含量还必须相当大。
依据弹性体增韧母料的增韧理论和影响因素对增韧效果的影响规律,本工作设计出了能呈现出优良刚性的弹性体增韧HDPE应具有的结构特征:HDPE为连续相,弹性体为分散相;弹性体适度交联。和基体树脂间有化学键连接,尺寸细小均匀,其中包容有一定量的基体树脂,即呈胞状(香肠状)结构;HDPE结晶细化。
为了实现上述设计思想,并获得较佳的技术经济比,本工作首先以HDPE为基体树脂,乙丙弹性体(记为M)和/或丁苯弹性体(记为N)为增韧剂、采用多种特殊的技术,通过化学反应制备出了E型增韧母料(E-TMB),将E-TMB与HDPE热机械共混,制备出了具有优良刚性的增韧HDPE(HDPE/E-TMB)。