塑料增韧配方设计案例汇总

作者经过多年的总结归纳，将各类树脂常用的增韧剂品种列于表4-57中，供各位读者参考时选用。

表4-57 各类树脂的冲击性能及常用增韧剂

（一） PP增韧配方设计

PP具有价格低廉、来源广、综合性能好等优点，是通用塑料中性能最接近工程塑料的品种。但PP的缺口冲击性能不好，尤其低温冲击强度更低。不对PP进行增韧改性，其应用面会受到很大影响。

可用于PP增韧的材料很多，如橡胶、热塑性弹性体、塑料、茂金属聚烯烃、无机刚性粒子及钠米粒子等。

在具体设计PP增韧配方时应遵循如下原则：

（1）PP树脂的选择

①尽可能选用共聚PP，共聚PP韧性明显好于均聚PP，且增韧效果好于均聚PP。

②尽可能选用结晶度低的树脂，低结晶度的PP树脂有利于冲击强度的提高。

③尽可能选择β晶型含量高的PP树脂，这有利于PP韧性的提高；当β晶型PP的含量达到13.6%时，PP的冲击强度最高。

（2）弹性体的增韧效果

①增韧剂品种：各类弹性体的增韧效果顺序为：POE﹥EPDM﹥mPE﹥EOC，其中EPDM是POE出现以前最佳增韧剂，其增韧幅度仅次于POE，其热稳定性非常高。EOC是新开发的乙烯-辛烯共聚物增韧材料，辛烯含量分别为24%、25%、28%；在PP中加入25%EOC后冲击强度由6.8kJ/m²增加到60.1kJ/m²，用其增韧可使PP的冲击强度增加9倍多。

②复合增韧体系：单一材料增韧PP，虽然冲击强度提高了，但对其他性能影响较大。为此，常选用复合增韧，以平衡各方面性能，并可适当降低成本。

③加入量的确定：各种增韧材料对PP的增韧效果都有一个最佳加入量范围，如SBS在15%以下效果好，POE在15%以上效果好。

④弹性体的尺寸：弹性体的粒径小于0.5μm时，增韧效果好。

（3）相容剂的选择：对与PP相容性不好的增韧材料，在设计配方时应加入相容剂，PP常用的相容剂为PP-g-MAH、POE-g-MAH等。加入相容剂后，冲击强度提高幅度明显增大。

（1）POE增韧体系

PP/POE体系增韧幅度最大，拉伸强度和弯曲强度下降幅度小，价格低，耐候性好，流动性佳，热稳定性好，加工性能好，综合效果最优。尤其是加入PP-g-MAH后效果会更好。

目前POE是PP增韧的首选材料，表4-58所示为不同含量POE增韧PP的效果。

表4-58 PP/POE增韧体系性能

POE具有较小的内聚能，较高的剪切敏感性，其表观切变黏度对温度的依赖与PP相近，对PP的增韧效果很好。POE在增韧的同时，可保持较好的其他力学性能，其综合性能好于EPDM，是EPDM的强有力替代品。至于POE哪个牌号好用，美国陶氏公司的POE8150因为辛烯含量高而增韧效果好。

（2）EPDM增韧体系

EPDM（乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物）是PP传统最常用弹性体增韧材料，优点为热稳定性高、与PP相容性好。EPDM对PP的综合增韧效果不如POE，但低温增韧效果要好于POE。两者具有高弹性和良好的耐低温性能，可改善PP的冲击性能和耐低温性能。由于两者结构中都含有丙基，因此与PP的相容性都很好，热稳定性非常高。在5%～30%的含量范围内，随其加入量的增大，体系的冲击强度近似线性迅速增大；但同时，体系的弯曲强度、拉伸强度、热变形温度等明显降低。

（3）SBS增韧体系

SBS对PP的增韧效果不如EPDM，但可用于一般应用场合。研究表明，当SBS的含量在0～10份之间时，冲击强度随加入量增大而增大；超过15份后，反而下降。SEBS是常见的低温冲击改性剂，与许多聚合物的相容性能好，但与极性大的PA、PPO、PBT相容性一般，加入SEBS-g-MAH可改善相容性。如用SBS与PP制成的耐冲击型PP的常温和低温冲击性能分别提高5倍和10倍。具体配方实例如下：

PP：48%； CaCO₃：12%； SBS：40%。

此配方的悬臂梁冲击强度为70kJ/m²。

（4）OBC增韧体系

OBC为乙烯/α烯烃的嵌段共聚物，具有比乙烯/α烯烃的无规共聚物POE更高的耐热温度、更高的耐磨性、低的低温压缩变形性能，整体力学性能明显优于POE。但OBC的增韧效率较低，所以，汽车PP材料基本不使用OBC。

（5）BR增韧体系

顺丁橡胶（BR）具有高弹性、良好的低温性能（玻璃化温度-110℃）、耐磨性、耐挠曲性等优点，BR的溶解度参数与PP接近，与PP的相容性好，增韧效果好。当PP/BR为100/15时，其冲击强度提高6倍，脆化温度下降到8℃（下降23℃）。

（1）PE增韧体系

LDPE对PP的增韧效果明显，但却会造成其他力学性能如弯曲模量的迅速下降。因此只能用于以冲击强度要求为主，其他力学性能要求不高的应用场合。

HDPE在PP中加入量小于10%时，对PP具有刚性增韧效果，即增加冲击性能的同时，其他力学性能又不下降。

LLDPE对PP的增韧效果介于LDPE和HDPE两者之间，加入量以5%～20%为好。

UHMWPE对PP不仅有增韧作用，还可实现原位成纤增强效果。以PP 1330为例，加入10%的UHMWPE增韧时，其缺口冲击强度、拉伸强度和伸长率分别提高3.5、1.5和2.5倍。

（2）EVA增韧体系

EVA在增韧PP的同时，还可提高伸长率、熔体流动指数和表面光泽。所选用的EVA中VA的含量为14%～18%之间。用20%EVA-15增韧PP，其冲击强度提高12倍之多，刚性下降幅度小，其成本又低于弹性体或橡胶增韧PP，综合性能优于PP/EPDM体系。

（3）PA6增韧体系

PP/PA6共混体系可改善两者本身固有缺点，使材料具有优良的综合性能。选取15%PA6加入PP中，可使其冲击强度提高50%，拉伸强度下降13.8%；如再加入5%PP-g-MAH作为相容剂，其冲击强度可提高113%，拉伸强度下降2.7%。

（4）mPE增韧体系

mPE具有非常低的玻璃化温度，而且断裂伸长率很大，非常适合于PP的增韧改性。PP/mPE为新型增韧体系，其低温韧性改善明显，加工性又好。

mPE对PP有较好的增韧效果，在PP中加入40%mPE，于-30℃下的缺口冲击强度超过纯PP的20倍，约为同质量份数EPDM增韧效果的9倍。另外还发现，用mPE增韧PP，复合材料具有较低的拉伸永久变形、压缩永久变形和蠕变变形，卓越的低温性能和加工性能，成为EPDM的强有力竞争者。

（5）液体石蜡增韧体系

PP+15%液体石蜡（26#），冲击强度增加到229J/m。PP+15%液体石蜡（26#）+0.6%纳米二氧化硅，冲击强度达到312J/m。

（1）树脂刚性增韧

具体有PC、PA6、PA66、LCP等为刚性增韧剂。例如在PP中加入20%PA6和PP-g-MAH，冲击强度由纯PP的19kJ/m²增加到48kJ/m²。

（2）纳米无机填料刚性增韧

纳米碳酸钙可以起到成核的作用，细化PP的球晶尺寸，增加β晶的含量，从而提高PP的冲击强度。纳米粒子增韧的优点为加入量少，对其他性能影响小或同步提高。具体应用实例如下：

用溶液法制备含4%纳米二氧化硅的PP，冲击强度提高8倍，拉伸强度提高43%。用熔融共混法制备了PP/纳米二氧化硅复合材料，当纳米二氧化硅的含量达到2份时，缺口冲击强度提高90%。

在PP中加入5%的蒙脱土和3%的PP-g-MAH，其缺口冲击强度可提高120%，而拉伸强度只降低5%。

PP中加入5%有机蒙脱土和PP-g-MAH，缺口冲击强度提高120%，拉伸强度仅下降5%。

PP中加入2份纳米二氧化硅，复合材料的缺口冲击提高90%，拉伸强度提高10%。

PP中加入4%纳米碳酸钙时，冲击强度达到5.18kJ/m²。

PPR/SBS中加入8%纳米碳酸钙时，冲击强度达到59.14kJ/m²。

（1）弹性体/塑料复合

弹性体与PP共混虽具有优良的冲击强度，但刚性、强度和热变形温度等性能损失较大，且成本提高明显。为了改善力学性能和降低成本，在弹性体/PP增韧体系中，加入塑料形成弹性体/塑料/PP三元共混体系，在增韧的同时保持刚性不变或增大。在三元体系中最常用的为塑料为HDPE和LLDPE，具体实例如PP/SBS/HDPE、PP/EPR/HDPE、PP/EPDM/LLDPE、PP/HDPE/BR（100/15/15）、PP/PS/mPE、PP/PS/SBS等。PP/HDPE/BR三元增韧体系，当比例为100/15/15时，不但韧性好，还具有高的拉伸强度和挠曲强度。

（2）弹性体/无机材料复合

①PP/硫酸钡/硅酮复合体系：

PP（S700）：75%；硅酮：变量；硫酸钡（800目）：25%。

加工工艺：双螺杆挤出机造粒，注塑样品条，测试的具体性能见表4-59所示。

表4-59 PP/硫酸钡/硅酮复合体系相关性能

②PP/碳酸钙/硅酮复合体系：

PP（S700）：70；硅酮：变量；碳酸钙（800目）：30。

加工工艺：双螺杆挤出机造粒，注塑样品条，测试的具体性能见表4-60所示。

表4-60 PP/碳酸钙/硅酮复合体系相关性能

从表4-60中可以看出，硅酮含量在1.5%时冲击强度和流动性最好。

（3）弹性体之间复合

PP/SBS/BR三元共混体系的协同效果显著，比单一PP/SBS或PP/BR增韧效果好得多。

（二） PVC增韧配方设计

PVC用之于硬制品时首当其冲的问题为韧性差，制约其作为结构材料，所以PVC硬制品必须进行增韧改性处理。

PVC的增韧改性可添加弹性体和非弹性体材料，效果较好的增韧剂有CPE、ACR、EVA、MBS、NBR、EPDM、NR、SBR、ABS、PE、AS、PS、PMMA、超细碳酸钙及钠米粒子等。

①PVC/NBR：NBR中含有大量的极性键，表现出强极性，与PVC的相容性非常好。将PVC与NBR在150℃下机械共混，即使没加入交联剂，也能形成部分交联网络，使复合体系具有良好的综合力学性能。当NBR加入25份时，体系的韧性好。粉状NBR的增韧效果好，在PVC中加入10份，其摆锤缺口冲击强度达71kJ/m²。

②PVC/SBR：SBR与PVC的相容性不好，不能直接应用，应对SBR进行接枝改性制成粉末状SBR。在PVC中加入10份时，冲击强度增加到85～100kJ/m²。

③PVC/NR：在PVC中加入粉末NR仅5份时，PVC的冲击强度为64.3kJ/m²，比纯PVC提高15倍。

④PVC/EPDM：EPDM为非极性聚合物，与PVC的相容性差，加入第三组分硫醇类化合物作为增容剂，其一端与PVC接枝，另一端与EPDM缠绕。

①PVC/CPE增韧体系，当CPE的含氯量36%时，与PVC的相容性好，在PVC中加入8%～10%时，冲击强度增大近4倍。

②PVC/MBS两者的溶解度参数接近，加之分子间可形成氢键，共混体系的相容性很好，且不影响制品的透明性。在PVC中加入MBS12%时，共混物的冲击强度增大8倍以上。

③PVC/ACR体系不仅使冲击强度提高13倍，还可改善加工流动性。

④PVC/PDMS，PDMS为含有硅的高分子化合物，与PVC相容性差，需加入交联剂二乙烯基苯以提高相容性。

⑤PVC/PBSM，PBSM为丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯三元共聚物，与PVC的相容性良好。

①PVC/ABS的溶解度参数接近，是典型的合金材料。当ABS加入30份时，悬臂梁冲击强度提高近10倍。在PVC/ABS共混体系中加入第三组分如CPE、ACR、PMMA、CPVC等，可更有效地提高韧性。

②PVC/EVA增韧体系，在PVC中加入EVA-45仅7.5%，体系的冲击性能最佳，其他性能也较好。EVA在增韧同时，还可改善耐候性，适用于户外制品。

③PVC/LLDPE，以氢化聚丁二烯与甲基丙烯酸甲酯的接枝物为相容剂。

有机刚性增韧的PVC体系必须进行事先预增韧，使其具有一定的韧性。例如，PVC/CPE/PMMA（100/15/3），加入PMMA后体系的分散性改善，促进CPE网络的形成和细微均匀化，协助吸收体系的冲击能，冲击强度提高25倍。再如，PVC/CPE/AS（100/10/5）体系的冲击强度为952.7J/m。此外，还有PVC/CPE或ACR/PP体系。

在进行一定预增韧体系中加入优化处理的无机材料，可在一定范围内提高冲击强度。举一具体配方实例如下：

PVC：100； 1.36μm碳酸钙：10； CPE：10。

注：碳酸钙用NDZ/ON-337大分子复合偶联剂处理，NDZ为烷氧焦磷酰氧基钛酸异丙酯，ON-330为端唑啉聚醚。

此配方的简支梁冲击强度为46.3kJ/m²。

在PVC中加入30nm碳酸钙时，缺口冲击强度增加3倍以上，拉伸强度增加1倍以上。

CPVC的脆性比PVC还要大，更有增韧改性的必要性。CPVC的增韧改性为：CPE加入6份，EVA加入5份，ACR加入6份。

具体有：PVC/弹性体/纳米碳酸钙、PVC/CPE包覆纳米碳酸钙、PVC/POE包覆纳米碳酸钙、PVC/羟基丁腈胶包覆纳米碳酸钙、PVC/MBS包覆纳米碳酸钙等。

（三） PE增韧配方设计

PE本身的韧性较好，只在特殊应用场合才需要增韧。

PE的弹性体增韧为HDPE用LDPE和mPE，LLDPE、LDPE用mPE、POE、EPDM、EVA、COC、NBR、SBS等。例如，HDPE/EVA按80/20比例混合后，冲击强度提高6倍之多。需要提及的是，如果采用橡胶进行增韧，最好加入PE-g-MAH相容剂，以提高两者相容性。

PE的刚性增韧采用纳米无机材料纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、蒙脱土、碳化硅和氮化硅等和刚性高的树脂如PET、PA6等，在这里举几个刚性增韧HDPE配方实例。

（1）配方1：

HDPE：89%； DCP：7%； 0.1μm碳酸钙：3%； HDPE-g-MAH：1%。

此配方的缺口冲击强度为12.3kJ/m²。

（2）配方2：

HDPE：67%； NDZ：1%； 3.3μm碳酸钙：30%； ON-330：2%。

此配方的简支梁冲击强度50.6kJ/m²。

（3）配方3：

LDPE：95%；纳米碳化硅：5%。

此配方的冲击强度比村LDPE提高200%。

（四） PS增韧配方设计

PS的冲击性能比PP还要差，是一种十分脆的材料，增韧改性是必需的。

PS可选用的弹性体增韧剂有：SBS、SEBS、ABS、EPR、K胶、顺丁胶及丁苯胶等。其中，SEBS的增韧效果大于SBS，当两者都加入15份时，SEBS的常温冲击强度为28.3kJ/m²，-40℃低温冲击强度为15.35kJ/m²；SBS的常温冲击强度为23.0kJ/m²，-40℃低温冲击强度为12.6kJ/m²。但综合考虑，PS最常用的弹性体为SBS。

PS可以的刚性增韧剂为无机纳米材料和稀土材料，具体如纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化铝等。

PS增韧具体配方如下：

（1）PS/稀土增韧体系

PS：96.2%；有机钕化物：3.8%。

冲击强度提高73%。

（2）PS/纳米氧化铝增韧体系

PS：85%；纳米氧化铝：15%。

冲击强度提高3倍。

（3）PS/ABS增韧体系

PS：80%； SBS：20%。

冲击强度提高9倍。

（4）PS的透明增韧体系

①PS+K胶（日本信越产效果好），增韧幅度小。

②PS+透明油（为磷酸酯类增韧剂），增韧幅度小。

（五） PA增韧配方设计

PA的常温冲击性较好，但低温冲击性不好，所以PA的增韧改性主要为低温增韧。

PA要选用黏度低的牌号，如相对黏度为2.2的PA66和相对黏度为2.7的PA66。

不同增韧材料对PA的增韧效果不同，尤其以接枝聚合物的增韧效果最佳，各类接枝聚合物的具体增韧效果见表4-61。

表4-61 PA66/30%不同增韧剂的增韧效果

增韧效果大小次序如下：POE-g-MAH＞EPDM-g-MAH＞EPRg-MAH＞SEBSg-MAH＞LDPE-g-MAH＞PP-g-MAH。

同一种增韧剂接枝不同的官能团，增韧效果也不同，具体见表4-62所示：

表4-62 POE-g-MAH、POE-g-GMA对PA6增韧性能比较

从表4-62中可以看出，POE-g-GMA的冲击效果最好，比POE-g-MAH高出80%之多。

非接枝聚合物的增韧材料有：POE、EPDM、EPR、SEBS、ABS、LDPE、EVA及MBS等。

HDPE、UHMWPE、PP等聚烯烃增韧体系，直接加入因相容性不好，增韧效果很差；加入马来酸酐接枝后，增韧效果很好，直接用接枝聚合物效果更好。例如，PA6中加入30%PP-g-MAH，可获得超韧尼龙。再如，PA6/HDPE/HDPE-g-MAH为75/15/10比例时，缺口冲击强度可以达到23.2kJ/m²。

刚性增韧可以用氧化钕、玻璃微珠，纳米二氧化硅等。例如在PA6中加入0.2%的纳米二氧化硅，缺口冲击强度由10.2kJ/m²提高到23.2kJ/m²，拉伸强度由65MPa提高到67MPa，断裂伸长率由52%提高到228%。

（1）POE/POE-g-MAH

PA6：75%； POE：18%； POE-g-MAH：7%。

缺口冲击强度达到86.8kJ/m²。

（2）PA/稀土增韧体系

PA：85%；氟碳铈：15%。

冲击强度提高60%左右。

（3）PA/纳米黏土

PA：95.8%；纳米黏土：4.2%。

冲击强度增加1倍左右。

（4）PA/EPDM/SMA

PA：68%； SMA：10%； EPDM：22%。

冲击强度提高15倍。

（5）PA的其他增韧配方

PA6加入30%POE-g-MAH，缺口冲击强度达到1150J/m。

PA6加入30% EPDM-g-MAH，缺口冲击强度达到1130J/m。

PA6/PE/PE-g-OXA（唑啉）的配比为75/15/10时，缺口冲击强度为23.2kJ/m²。

PA6/UHMEPE/HDPE-g-MAH比例为80/20/20时，缺口冲击强度提高1.6倍。

PA6/SEBS/SEBS-g-MAH配比为80/15/5冲击强度可达到92.6kJ/m²。

PA6/ABS/硫亚氨化丙烯酸聚合物，当ABS的加入量为40%时，室温缺口冲击强度可达到940J/m。

（六） POM增韧配方设计

POM结晶度高，且多为尺寸较大的球晶，受到冲击时容易形成应力集中点，导致POM对缺口敏感，缺口冲击强度低，仅为8kJ/m²。

POM的分子链中没有可反应的官能团或侧基，分子呈弱极性，与大多数增韧剂的相容性能差，因此POM的增韧问题仍是一大难题，目前主要以TPU为主。

TPU是目前为止最有效的增韧材料，可有效地改善POM的韧性和对缺口敏感性，也是目前唯一实现产业化生产的增韧材料。

TPU与POM共混时可形成氢键，使两者具有一定的相容性。为了进一步提高两者的相容性，可从POM和TPU两个材料入手。

（1）POM改性

POM本身的改性是在其末端上引入可反应官能团如羟基、羧基等，这样就会同TPU发生反应，提高相容性能。普通的POM/TPU（88/12）的缺口冲击强度仅为12.5kJ/m²，而采用末端含羟基和羧基的POM/TPU（88/12）的缺口冲击强度达到20.6kJ/m²。

（2）TPU改性

TPU的种类不同，其增韧效果也不同，如聚酯型TPU的增韧效果好于聚醚型，当加入量为25%时，冲击强度最大。尤其是聚己内酯共聚酯型TPU增韧的POM，综合力学性能最好。

如马鞍山市天润工贸有限公司生产的改性热塑型聚氨酯PU562，就具有很好的增韧效果，具体见表4-63所示。

表4-63 POM/PU562增韧体系的性能

注：配方POM+PU563+热稳定剂1.5%（抗氧剂245/抗氧剂168/双氰胺=3/3/4）。

（3）加工温度

加工温度也影响POM/TPU的增韧效果，加工温度为190℃时，增韧效果最好。以POM/TPU（90/10）为例，其缺口冲击强度达到14.4kJ/m²，比POM/TPU（88/12）还要高。

举一个超韧POM配方：

POM（含有醋酸酯封端）：60%； TPU（己二酸/1， 4—丁二醇/4， 4—二苯基甲烷二异氰酸酯）：40%。

相关性能：缺口冲击强度1280J/m。

可用于吹塑成型。

（1）SEBS-g-MAH

POM/TPU/SEBS-g-MAH（55/40/5）体系达到超韧的水平，缺口冲击强度达到50kJ/m²。

（2）二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）

POM/TPU/MDI（85/15/3）的缺口冲击强度达到257J/m，而不加MDI的POM/TPU（85/15）缺口冲击强度仅为97J/m.。

对于POM/TPU/碳酸钙（85/15/3.75）体系，采用一步法加工工艺缺口冲击强度达到9kJ/m²，而采用二步法加工工艺则缺口冲击强度达到24kJ/m²。

另外几个配方实例如下：

配方1：

POM（M90）：85%； CaCO₃（80nm）：5%； TPU：10%。

此配方的具体性能如表4-64所示。

表4-64 POM/TPU/CaCO₃体系相关性能

配方2：

POM（M90）：87.8%；二氧化硅（30nm）：2%；TPU（1095AEU）：20%；KH-550：0.2%。

此配方的相关性能见表4-65所示。

表4-65 POM/TPU/SiO₂体系与纯POM性能比较

采用AN含量为26%的NBR效果好，如加入相容剂热塑性PFR（聚全氟橡胶），增韧效果更好。例如，POM/NBR/PFR为69/40/5比例时，缺口冲击强度达到370J/m。

举一个NBR增韧POM实例：

POM：60%； NBR（含40%CN）：40%。

相关性能：缺口冲击强度193J/m，拉伸强度22MPa。

GNBE为丁二烯与丙烯腈的乳液共聚物，POM/GNBE比例为60/40时，缺口冲击强度为20.5kJ/m²。当加入相容剂PFR时，冲击强度会大幅度提高，例如POM/GNBE/PFR为（80/20/6）时，缺口冲击强度达到21.6kJ/m²。

（1）COPA

PA中增韧效果最好的为三元共聚PA（COPA），其具体组成为PA6/66/1010=10/20/70，熔点为155～175℃，为目前发现的POM最有效的增韧剂，可使POM最大冲击强度达到115kJ/m²，提高幅度达85%。其他优点为加入量仅为2%，对其他性能影响小。COPA不同加入量对POM冲击强度影响见表4-66所示。

表4-66 不同COPA加入量对POM冲击性能的影响

COPA增韧的具体原理为：COPA用量小于4%时，其自身不能结晶，且与POM分子间存在一定的氢键作用，可大幅度提高POM的冲击强度；当COPA用量大于5%时，其自身结晶，导致与POM相分离，使POM的冲击强度迅速下降。

具体增韧配方实例如下：

POM（M90-44）：98%； COPA：2%。

加工条件：先在165～170℃温度下双辊塑炼5min，加入模压机中于140℃温度下压制1min成样条。

相关性能：冲击强度118kJ/m²，比纯POM提高82%，拉伸强度60MPa。

（2）PA12

PA12是PA中增韧POM较好的品种，具体实例如下：

POM：95%； PA12：5%。

相关性能：缺口冲击强度15.5kJ/m²，比纯POM提高2.3倍，拉伸强度56.5MPa。

7.POM/LDPE增韧体系

（1）POM/LDPE

LDPE加入4%时，可使POM最大冲击强度达到75kJ/m²，提高幅度达21%。LDPE不同加入量对POM冲击强度的影响见表4-67。

表4-67 LDPE不同加入量对POM冲击强度的影响

LDPE增韧的具体原理为：LDPE的用量小于4%时，LDPE均匀分散在POM中，起到转移能量的作用，提高POM的冲击强度；当LDPE的用量大于4%时，LDPE在POM的基体中分散颗粒大且不均匀，导致POM的冲击强度下降。

（2）POM/LDPE/EVA

在POM/LDPE增韧体系中加入EVA，主要起到相容剂的作用。当EVA加入1%时，增韧效果最好，可使POM最大冲击强度达到95kJ/m²，提高幅度达53%。在POM/LDPE（4%）中不同EVA加入量对POM冲击强度的影响见表4-68。

表4-68 不同EVA加入量对POM冲击强度的影响

（1）POM/HDPE

单一HDPE增韧POM的提高幅度略小于LDPE，仅为70kJ/m²，提高幅度为13%；但加入量小，仅为2%。HDPE不同加入量对POM冲击强度的影响见表4-69。

表4-69 HDPE不同加入量对POM冲击强度的影响

HDPE增韧的具体原理同LDPE。

（2）POM/HDPE/EVA

在POM/HDPE增韧体系中加入EVA，主要起到相容剂的作用。当EVA加入1.25%时，增韧效果最好，可使POM最大冲击强度达到78kJ/m²，提高幅度达26%。在POM/HDPE（4%）中不同EVA加入量对POM冲击强度的影响见表4-70。

表4-70 不同EVA加入量对POM冲击强度的影响

（3）POM/HDPE紫外光辐射处理

对POM/HDPE增韧体系，为改善两者的相容性，先将HDPE制成薄膜，用1000W的紫外光照射若干小时后，在HDPE分子链上引入C═O基团，以提高HDPE的极性，增大与POM的相容性，然后再与POM共混，增韧效果好。HDPE紫外光照射时间对POM/HDPE增韧体系的影响具体见表4-71。

表4-71 HDPE紫外光照射时间对POM/HDPE增韧体系的影响

POM（F30-03）：95.85%；NDZ-201（偶联剂）：0.08%；铁粉（140nm）：4%；TAS-2A（分散剂）：0.07%。

此配方的冲击强度提高4.6kJ/m²。

（七） PPS增韧配方设计

PPS为刚而脆的材料，加上其结晶中的球晶尺寸比较大，导致冲击性能十分不好，未添加任何材料的纯PPS缺口冲击强度只有3.2kJ/m²。PPS的冲击性能仅好于PET、PES、POM，不如PC、PA66、PPO、PEEK、PSF和PEI好，因而PPS在大多数应用场合下都需用进行增韧改性，方能使用。

（1）PPS+玻璃纤维

此改性方法的优点为刚韧同时增加，但是冲击强度增加幅度小。

随着玻璃纤维的加入，PPS的冲击强度和拉伸强度都迅速增加。其中冲击强度在玻璃纤维含量达到40%时最大，再增加则开始下降；但拉伸强度随着玻璃纤维的加入量增大而一直上升。具体见表4-72。

表4-72 不同玻璃纤维含量PPS的性能

玻璃纤维进行偶联处理或加入适当的相容剂，可提高改性效果。

（2）PPS+玻璃纤维+其他树脂

冲击强度增加幅度小，具体配方实例如下：

配方1：

PPS：100；GF：40；PA66：20；环氧树脂（CYD-012）：2。

相关性能：缺口冲击强度14kJ/m²，拉伸强度154MPa。

配方2：

PPS/PPO/30%玻璃纤维，此配方缺口冲击强度可达到110J/m、无缺口冲击强度达到600J/m。

（3）PPS+玻璃纤维+弹性体

冲击强度增加幅度大，但拉伸强度严重下降。常用的弹性体为核壳聚合物如ACR、MBS等；为改善与PPS的相容性，常用接枝改性弹性体如POE-g-MAH、EPDM-g-MAH；耐热弹性体如PTEE、NBR、有机硅和有机氟等。

配方：

PPS：68%； KT-20：12%； GF：30%。

KT-20为SEBS-g-MAH，此配方的缺口冲击强度18.2kJ/m²。

（4）PPS+玻璃纤维+弹性体+相容剂

加入相容剂后，弹性体与PPS的相容性提高，因此冲击强度增加幅度大，但拉伸强度严重下降。

PPS：100；POE-g-MAH：5；GF：40；环氧树脂（CYD-012）：2。

相关性能：缺口冲击强度17kJ/m²，拉伸强度150MPa。

（5）PPS+玻璃纤维+弹性体+刚性增韧材料

此类配方的冲击强度增加幅度大，同时拉伸强度也增加。例如，PPS/GF/PS比例为49/39/21，缺口冲击强度11.26kJ/m²。再如，PPS/GF/PS/弹性体比例为52/40/5.7/2.3，缺口冲击强度12.96kJ/m²。

①PPS/PA：可用的PA有PA6、PA66、PA11、PA12，两者的相容性很好，可按任何比例共混，具有很高的韧性，具体如表4-73所示。

表4-73 不同PA含量的PPS/PA体系的性能

②PPS/PC：当PC含量达到45%时，缺口冲击强度可以达到53J/m。

③PPS/PPO：当PPO含量达到50%时，缺口冲击强度可达到60J/m，无缺口冲击强度达到250J/m。

用KH-550硅烷偶联剂处理的纳米二氧化硅加入PPS中3%，悬臂梁缺口冲击强度由纯PPS的2.2kJ/m²提高到2.8kJ/m²。在PPS中加入3%的LDPE接枝纳米二氧化硅，悬臂梁冲击强度由纯PPS的27kJ/m²提高到85kJ/m²，比纯PPS提高270%。

在PPS中加入20%的高岭土，悬臂梁冲击强度由纯PPS的27kJ/m²提高到46kJ/m²。

（八）其他树脂增韧配方设计

增韧材料以各类弹性体增韧材料的接枝聚合物为主，具体如SBR-g-MAH、SEBS-g-MAH、BA-MMA、E-MMA、PB-g-AS及LDPE-g-MAH。MBS（E920）对PBT、PET、PC、PC/ABS合金具有很好的高低温增韧作用，分散效果好，不影响流动性。杜邦Elvaloy PT862不仅增韧，对其他性能影响小，如拉伸、硬度和耐热性。在纯PBT中加入15%的PT862，悬臂梁冲击强度提高10～12倍，拉伸强度和硬度保留80%以上。在含有30%玻璃纤维的PBT中加入10%的PT862，常温悬臂梁冲击强度提高2倍，低温提高4倍以上，拉伸强度保留90%，弯曲模量保留75%。也可以为LDPE、LLDPE、PC等单一树脂。

具体配方实例如下：

①增韧PBT：

PBT：70%； PB-g-AS：30%。

②增韧PET：

PET：96.8%； LCP：0.2%； LLDPE：3%。

③超韧PET：

PET：75%；丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯：20%；乙烯/甲基丙烯酸甲酯锌盐（含锌8%）：5%。

④PET：

PET：80%； SEBS-g-MAH：20%。

冲击强度提高7倍之多。

⑤甲基丙烯酸缩水甘油酯（POE-g-GMA）为PBT的高效增韧剂，与5%POE-g-MAH增韧PBT的效果比较如表4-74所示。

表4-74 POE-g-MAH、POE-g-GMA对PBT增韧性能比较

⑥ACR-g-GMA（GMA含量3%）在PBT中增韧效果见表4-75所示。

表4-75 不同ACR-g-GMA含量对PBT性能的影响

此外如PET与SBR-g-MAH共混，当SBR-g-MAH的含量为15份时，冲击强度提高2.5倍。在PET中加入1%SEBS-g-MAH，冲击强度大幅度提高。

PC的韧性本身在热塑性塑料中最好，常温悬臂梁缺口冲击强度可以达到60kJ/m²。但在某些特殊需要的场合，往往也需要进一步提高其韧性。PC常用的增韧剂为具有核壳结构的树脂具体如ACR、MBS等，其他可用增韧剂有EVA、ABS、HDPE、LDPE、UHMEPE、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁苯橡胶及丁腈橡胶等。

美国陶氏公司2012年推出的PARALOIDTMEXL-2390牌号增韧剂，为丙烯酸酯类核壳结构物质，用于PC及其合金PC/ABS的增韧，优点为低温韧性、耐老化性好于MBS。

PC的具体配方设计实例如下：

①增韧增强PC：

PC：65%； EVA：7%； HDPE：8%； GF：20%。

②ABS增韧PC：

PC：100；丁基橡胶：2；ABS：30。

③PC：

此配方的冲击强度提高6倍。

④PC：

PC：90%； LDPE：5%； EVA：5%。

此配方的缺口冲击强度75kJ/m²，拉伸强度55MPa。

⑤PC：

PC：90； MBS：10。

此配方的冲击强度提高3倍。

⑥PC：

PC：100； HDPE-g-MAH（GMA）：6； UHMWPE：4。

此配方的冲击强度62kJ/m²。

（1）高胶粉

含丁二烯60%～80%的ABS称为高胶粉，其中沙特的沙比克的338牌号高胶粉中丁二烯含量高达80%，是ABS的最佳增韧剂。

（2）CPE

其阻燃效果略低于高胶粉，对阻燃体系有协同作用，缺点为略微降低增韧ABS的热变形温度。

（3）EVA或EVA-g-MAH

对于ABS阻燃配方，加入10%的EVA-g-MAH，冲击强度可提高35%。

PSF本身的冲击强度相当高，但其致命的缺点为缺口冲击强度相当低。为此，制品设计必须与缺口相关时，需要增韧处理。PSF可用的增韧剂有ABS、EPR、MBS、EVA及LDPE等。具体配方实例如下。

①配方1：

PSF：80%； MBS：20%。

②配方2：

PSF：82%； LDPE：3%； ABS：15%。

③配方3：

PSF：95%； EPR：5%。

凡是可与苯乙烯共混的弹性体都可用于PPO的增韧改性，具体常用SBS、SBS-g-MAH、SEBS、SEBS-g-MAH等。例如，按PPO/SEBS-g-MAH（85/15）配制时，冲击强度达到93.1kJ/m²。

对应弹性体增韧主要选择高胶粉、ACR、MBS等，而对于刚性增韧主要选择K胶、MS等。

（1）E-MAH-GMA增韧PLA

E-MAH-GMA为乙烯、马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯三元嵌段共聚物，表4-76为不同含量E-MAH-GMA加入PLA的性能。

表4-76 不同含量E-MAH-GMA/PLA的性能

续表

（2）POE-g-GMA（接枝率0.75%）增韧PLA

不同含量POE-g-GMA/PLA的性能如表4-77所示。

表4-77 不同含量POE-g-GMA/PLA的性能