当PE遇见PP 竟然是这效果

2020年01月08日15:51 来源：医用塑料

慧正资讯：PE (聚乙烯)和 PP (聚丙烯)原料生产工艺比较相似，产品都可以用来做塑料薄膜、注塑产品、塑料管材等，很多情况下我们发现两种原料在性质及用途上有很大的相似性。

但事实上，聚丙烯原料和聚乙烯原料在运用上还是有很多不同点的，以下将来分析聚丙烯和聚乙烯的性能特点，探讨二者不同比例混合后材料性能的差异。

PP 和 PE 性能差异

从耐热角度来分析，聚丙烯的耐热性要高于聚乙烯。通常情况下，聚丙烯的熔融温度比聚乙烯高出约 40%-50%，约为 160-170℃，所以制品能在 100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。在生活中我们会发现“5”号聚丙烯餐盒常被用于微波炉中加热食品(微波炉加热的一般温度在 100-140℃)，而聚乙烯因耐热性差是不可以作为微波炉用塑料的，包括餐盒、保鲜膜。同样，在普通包装膜领域，聚乙烯的包装袋更适合于在 90℃以下使用，而聚丙烯包装袋在相对高的温度下使用也是可以的。

从刚性、拉伸强度角度分析，聚丙烯主要特点是密度小，力学性能优于聚乙烯，并有很突出的刚性，例如目前聚丙烯已经逐渐展开了与工程塑料(PA/PC)的竞争，广泛运用于电子电器、汽车领域。同时由于聚丙烯拉伸强度高，进而抗弯曲性好，被称为“百折胶”，对折弯曲 100 万次被弯处不变白，这也为我们辨别聚丙烯制品提供了线索，同时成为制品再回收分类的隐性标志。

从耐低温角度来分析，聚丙烯耐低温性弱于聚乙烯，0℃时的抗冲击强度只有 20℃时的一半，而聚乙烯脆性温度一般可达 -50℃以下；并随相对分子质量的增大，最低可达 -140℃。因此如果制品需要在低温环境中使用，还是要尽量选择聚乙烯作为原材料。一般冷藏食品所用托盘都是由聚乙烯原料制作。

从耐老化角度来看，聚丙烯的耐老化性要弱于聚乙烯，聚丙烯的结构和聚乙烯类似，但是由于其存在一个甲基构成的侧支链，所以更易在紫外光和热能作用下氧化降解。在日常生活中最常见的容易老化的聚丙烯制品就是编织袋，长时间在太阳下照射编织袋很容易破裂。事实上，聚乙烯耐老化性虽然高于聚丙烯，但是相较于其他原料，它的这种性能也不是非常突出，因为在聚乙烯分子中含有少量双键和醚键，其耐候性不好，日晒、雨淋也会引起老化。

从柔韧性角度来分析，聚丙烯虽然强度较高，但是柔韧性较差，技术角度讲也就是抗冲击性能差。所以在用来做膜产品的时候，它的应用领域与聚乙烯的应用领域还是有差别的，聚丙烯薄膜更多的用作表面包装的印刷。而在管材方面，也很少用简单的聚丙烯进行生产，需要用到交联聚丙烯，也就是常见的 PPR 管。因为普通聚丙烯抗冲击性较差，容易破裂，所以在实际应用在要加入抗冲击改性剂，在保险杆等应用中都要使用助剂来改善抗冲击性。

PP 和 PE 共混性能

PE 种类对共混体系冲击性能的影响

不同类型的PE都可以改善PP的室温冲击强度，但差异十分明显。

对于 PP/HDPE 共混物，当 HDPE 质量分数低于 60%时，共混物强度基本不变;当 HDPE 质量分数高于 60%时，共混物的冲击强度才有所增加。

对于 PP/LDPE 共混物，也只有当 LDPE 质量分数高于 60%时，其冲击强度才有较大幅度的提高。

而对于 PP/LLDPE 共混物，当 LLDPE 质量分数大于 40% 时，其冲击强度就有明显提高。当 LLDPE 质量分数达到 70% 时，共混物冲击强度为 37.5kJ/m2，可达到纯 PP 冲击强度的 20倍，是同样用量的 PP/HDPE 和 PP/LDPE 共混物的 10 倍和 4 倍。

低温(-18℃)下，三种 PE 对 PP 韧性的改善变化趋势与常温时一致，还是 LLDPE 对 PP 的增韧效果最好。当 PP/LLDPE 质量比为 30/70 时，共混体系的冲击强度为 23.2kJ/m2，是纯 PP 的 20 倍，而在同样条件下 PP/HDPE、PP/LDPE 共混体系的冲击强度仅为 5kJ/m2左右。这进一步说明在达到相同冲击强度时，LLDPE 的用量最少，即意味着可以更多地保持 PP 的刚性;而在相同用量时，LLDPE 改性的 PP 的冲击强度最好，这又使材料获得了更优异的韧性。

混炼方式对增韧效果的影响

采用双螺杆挤出机混炼的试样冲击强度最高，直接注射方式所得的试样冲击性能最差。由于注射机螺杆的有效长度小于挤出机，剪切混炼作用小，效果当然很差。在不同混炼方式下，材料的冲击性能表现出的规律一致，即 LLDPE 质量分数从 40% 开始，随着 LLDPE 用量增加，其冲击强度大幅度上升；表明混炼方式对共混体系冲击性能有影响，但规律不变。

PP/LLDPE 共混的内部结构

当 LLDPE 质量分数小于 50%时，共混体系冲击断面光滑平整，呈典型的脆断特征；当 LLDPE 质量分数超过 50%时，材料断面表现为韧性断裂特征，出现丝状体，断面凹凸不平，有撕扯痕迹，且两相界面趋于模糊。此时，材料的屈服强度迅速上升；而当 LLDPE 用量增加至 70%时，可以清楚地看到 PP 相互交织成网，因此材料在宏观上具有很高的冲击强度。

纯 PP 球晶的尺寸很大，球晶之间的界面清晰，所以 PP 的冲击性能极差。相比之下，LLDPE 的晶体非常细小，晶体之间的界面也十分模糊，所以其冲击性能很好。

PP 和 LLDPE 结晶形态的差异是因为两者的结晶速率不同引起的：PP 的结晶速率较慢(3.3X102nm/s)，晶体生长较大，晶体间的连接少，故晶间界面分明;而 LLDPE 的结晶速率非常快(8.3X102nm/s)，晶体细小，晶体间的连接也较多，因而晶间界面模糊不清。

当 LLDPE 加人 PP 后，可以明显观察到 PP 球晶尺寸的减小，晶体间界面变得模糊，有利于改善材料的冲击性能。LLDPE 用量增加，PP 球晶进一步减小，当 LLDPE 质量分数达到 70%时，PP 晶体巳经被分割成碎晶，晶体间界面完全消失，与 LLDPE 混杂在一起，难以分辨，因此，共混体系的冲击强度很高，不易被冲断。这说明，LLDPE 的加入细化了 PP 的球晶，增加了晶体间的连接，这是共混材料韧性改善的又一重要原因。

LLDPE 用量对共混效果的影响

随 LLDPE 用量增加，共混体系的屈服应力下降，而断裂伸长率逐渐增加，并呈良好的线性关系。随着 LLDPE 用量的增加，共混材料的维卡软化点下降。当 LLDPE 质量分数为 40%- 60%时，共混材料的维卡软化点仍接近 120度。随着 LLDPE 用量的增加，材料的冲击强度增加，而拉伸屈服强度、拉伸模量、维卡软化点降低。

在以 LLDPE 为主的体系中，当材料受到冲击作用时，除 LLDPE 消耗大量能量，提高材料韧性外，还由于 LLDPE 对 PP 球晶的插入、分割和细化，使 PP 晶体尺寸减小，晶体间连接增多，从而提高了材料的冲击强度。PP/LLDPE 共混体系中，当 LL-DPE 质量分数为 40%- 70% 时，共混物逐渐形成互穿网络结构具有刚而韧的特性。

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