PP如何達(dá)到耐刮擦性？
聚丙烯(PP)具有密度低、力學(xué)性能優(yōu)良、易 于加工和回收、吸水率低及性價比高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。但是PP表面硬度低，耐刮擦性差，很小的應(yīng)力就能在材料表面形成劃痕。這些劃痕既破壞了制品的外觀，又容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，造成制品強(qiáng)度降低和使用壽命縮短。
PP刮擦過程中會產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力場并發(fā)生應(yīng)變場變化，這些變化很難通過實(shí)驗(yàn)測量來獲得準(zhǔn)確的數(shù) 據(jù)，但是可以通過計算得到。Hamilton和Goodman模型可用于計算和分析球形刮擦頭在負(fù)載下劃過材料表面產(chǎn)生的應(yīng)力場。該模型假設(shè)刮擦行為是壓入行為和滑動行為的疊加行為，并用球狀刮擦頭模擬半球狀法向應(yīng)力。采用線性彈性理論和設(shè)定的邊界條件，可以計算材料表層與次表層的應(yīng)力場分布。
添加耐刮擦劑是改善PP耐刮擦性最常用的方法之一。耐刮擦劑是一類能降低材料表面摩擦系數(shù)的助劑。目前，常用的耐刮擦劑有兩大類：酰胺類和有機(jī)硅類。兩類耐刮擦劑的特點(diǎn)和改善材料耐刮擦性機(jī)理不盡相同。酰胺類耐刮擦劑是鏈端有酰胺基團(tuán)的小分子添加劑，如芥酸酰胺和油酸酰胺。
這種小分子具有優(yōu)異的熱化學(xué)性質(zhì)，在聚合物冷卻過程中可從材料內(nèi)部遷移到表面。楊波等通過衰減全反射紅外光譜(ATR)分析了酰胺類耐刮擦劑在PP表面和內(nèi)部的分布情況，發(fā)現(xiàn)PP表面和內(nèi)部的酰胺類耐刮擦劑化學(xué)組成并不相同，越靠近表面處的酰胺基團(tuán)濃度越高。極性酰胺基團(tuán)與PP相容性差，非極性的碳鏈與PP相容性好，這使酰胺基團(tuán)在PP表面排列成一層薄薄的潤滑層而沒有析出。這種表面潤滑層減小了材料的表面摩擦系數(shù)，進(jìn)而改善了PP的耐刮擦性。Browning等在滑石粉填充的PP/二元乙丙橡膠共聚物中添加芥酸酰胺，有效降低了可見劃痕的臨界載荷，改善了材料的耐刮擦性。但是，這種小分子助劑可能在光熱的作用下發(fā)生降解和析出，造成表面發(fā)黏，使材料耐刮擦性下降，還會產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物。龐承煥研究了氙燈暴露對添加不同酰胺類耐刮擦劑PP的影響，結(jié)果表明乙撐雙硬脂酰胺耐刮擦劑抗析出性能很好的。
在PP中添加適量填料，可以有效改善PP的力學(xué)性能，進(jìn)而賦予PP良好的耐刮擦性能。Chu等對比了滑石粉和硅灰石對PP耐刮擦性的影響，發(fā)現(xiàn)硅灰石填充PP的劃痕深度變淺，劃痕可見性減弱，加入相容劑改善界面相互作用后可進(jìn)一步提高PP的耐刮擦性；而滑石粉對提高PP耐刮擦性作用很小。研究發(fā)現(xiàn)硅灰石促使PP共聚物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而提高PP力學(xué)性能，影響PP的耐劃擦性。玻璃纖維(GF)是最典型的纖維增強(qiáng)填料，廣泛應(yīng)用于PP改性。傅軼等采用GF作為填料，制備出耐刮擦、軟觸感的PP。與滑石粉填充體系相比，GF增強(qiáng)PP硬度更大，刮擦?xí)r更難變形
PP與合適的組分共混可獲得具有優(yōu)良耐刮擦性的復(fù)合材料。Koch等研究了聚乙烯(PE)對PP/EPR共混物耐刮擦性的影響，結(jié)果表明PE減少了劃痕處材料的堆積，降低了劃痕深度和劃痕可見性。宋潔等制備了PP/聚四氟乙烯/尼龍6(PA6)復(fù)合材料，結(jié)果表明PA6對PP有明顯的增剛增韌作用，復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的耐刮擦性。Motamedi等分別采用PP-g-MA和線性苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯三元嵌段共聚物接枝馬來酸酐(SEBS-g-MA)作相容劑，增強(qiáng)PP與PA6的界面作用，構(gòu)筑了一個三元熱塑性共混體系。SEBS-g-MA會使核-殼結(jié)構(gòu)的PA6孤立粒子聚集起來，對材料的力學(xué)性能產(chǎn)生明顯影響，進(jìn)而影響材料的耐刮擦性。
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