全 文 ：新技术与
产品开发 PP/POE/滑石粉汽车保险杠专用料　

申　欣 , 王　卫 , 孙道兴
(青岛科技大学化学与分子工程学院 , 山东 青岛 266042)
　　摘要:采用聚丙烯 (PP)为基础树脂 , POE 为增韧剂 , 滑石粉为增强填料 , 制得性能符合要求的汽车保险杠专用
料。研究了 POE和填料的添加量对共混材料性能的影响。当 PP/POE/滑石粉质量比为某一适当比时 , 制得的共混料完
全可以满足汽车保险杠的性能要求。
　　关键词:聚丙烯;增韧;共混改性;聚烯烃弹性体;滑石粉
　　中图分类号:TQ323.6　　　文献标识码:A　　　文章编号:1005-5770(2005)04-0061-03
Development of PP/POE/Talc Special Compound for Automobile Bumper
SHEN Xin , WANG Wei , SUN Dao-xing
(College of Chemistry , Qingdao University of Sci.and Tech., Qingdao 266042 , China)
Abstract:Special compounds for automobile bumper were prepared with PP as matrix material , POE as
toughening agent and talc as strengthening agent , and the property of the compound could meet the need for the ap-
plication.The effects of POE and filler on the properties of the compound were studied.Thermal performance and
rheological properties were discussed.When the compounding ratio of PP/POE/talc was reasonable , the property of
the prepared compound could meet the need for the application to automobile bumper.
Keywords:PP;Toughening;Blending Modification;POE;Talc
　　POE是 Dow 化学公司这几年推出的以茂金属为
催化剂 、由乙烯和辛烯单体聚合而成的热塑性弹性
体。其特点是既有优异的韧性 , 又有良好的加工性 ,
摩尔质量分布窄 , 与聚烯烃相容性好 , 流动好 , 没有
不饱和双键 , 耐候性优于其它弹性体 , 有较强的剪切
敏感性和熔体强度 , 可实现高速挤出[ 1] 。
　　以往的汽车保险杠专用料 , 多采用 EPDM 作为增
韧剂;但随着 POE 的出现 , 在汽车保险杠专用料中
有取代 EPDM 之势。本文以 POE 为增韧剂 、 以滑石
粉为无机填料 、 以 PP 为基体树脂 , 开发了综合性能
较好的汽车保险杠专用料 。
1　实验部分
1.1　原材料及仪器设备
　　PP:EPF30R , 中国石油独山子石化公司;POE:
美国 Dow 化学公司;PP 接枝增容剂:青岛琴科工程
塑料有限公司;滑石粉:1250 目 , 粉料 , 烟台市东
方精细滑石粉厂;助剂:市售。
　　同向高速排气式双螺杆混炼挤出机:TE-50型 ,
江苏科亚化工装备有限公司制造;LQ 冷切粒机:泰
州市口岸鑫力橡塑机械厂;电子式万能试验机:WDS
-10 , 济南试验机厂;摆锤式冲击试验机:XJUU-
50 , 承德宝华电器有限公司;洛氏硬度计:XHR-
150 , 上海材料试验机厂。
1.2　试样制备
　　试样制备工艺流程如下:
　　PP+POE+其它助剂→高速混料 →双螺杆挤出 →切粒
→烘干 →注塑试条 →性能测试
　　滑石粉的表面处理:在高速混料机中将 1 250目
滑石粉高速搅拌 、除湿40 ～ 50 min后 , 加入定量的硬
脂酸铝 , 5 min后出料备用 。
1.3　性能测试
　　冲击强度:按GB/T 16420—1998进行测定;弯曲
强度:按GB/T 9341—1988 进行测定;拉伸强度:按
GB/T 16421—1996进行测定。
2　结果与讨论
2.1　POE用量对共混体系力学性能的影响
　　在滑石粉质量分数为 20%, PP 接枝增容剂用量
为PP 用量的 4%条件下 , 研究 POE用量对共混体系
·61·
第 33卷第 4 期
2005 年 4月
塑料工业
CHINA PLASTICS INDUSTRY
作者简介:申欣 , 女 , 1967年生 , 讲师 , 在职研究生 , 主要从事基础化学的教学与工程塑料专用料的研究 , 现已发表各
类论文 10 余篇。xinging9891@sina.com
力学性能的影响 。
图 1　POE用量对共混材料冲击强度 、 拉伸强度的影响
Fig 1　Effect of POE content on impact strength and
tensile strength of compound
　　图 1为 POE用量对共混材料冲击强度 、 拉伸强
度的影响 。由图 1中看出 , 复合材料的冲击强度随着
POE用量的增加而增加 , 在 POE质量分数达到 20%
左右时冲击强度有大幅度提高。这可能因为 POE的
内聚能较低 , 侧链较长 , 与 PP 基体的相容性较好。
由增韧理论可知 , 当弹性体粒子作为应力集中点时能
引发大量的银纹与剪切带 , 消耗大量的能量;大量银
纹之间应力场相互干扰 , 降低了银纹端的应力 , 阻碍
了银纹的进一步扩展 , 从而有效地终止银纹 。从断裂
机理分析 , 可能是由于 POE 的侧链在分子链间起到
连结 、缓冲 、减少银纹因受力发展成裂纹的缘故[ 2] 。
　　从图 1 还可看出 , 随着 POE用量的增加 , 体系
的拉伸强度下降 。拉伸强度可以用混合法则来说明其
变化。在 PP/弹性体构成的二元体系中 , 按混合法
则 , 材料的拉伸强度为 σ=σpVp -σrVr , 其中 σ为共
混物的拉伸强度;σp , Vp 为 PP 的拉伸强度及其在共
混物中的体积分数;σr , Vr 为弹性体的拉伸强度及
其在共混物中的体积分数;随 Vr 的增大 , Vp 减少 ,
σ不可避免的从σp 趋向于σr 。σr 远低于σp , 所以表现
出了拉伸强度随弹性体体积分数增加而下降的趋
势[ 3] 。
图 2　POE 含量对共混材料弯曲强度的影响
Fig 2　Effect of POE content on bending strength of compound
　　图 2为 POE 用量对共混体系弯曲强度的影响。
由图 2可以看出 , 随着 POE质量分数的增加 , 共混
材料的弯曲强度也呈下降趋势。这是由于 POE 为热
塑性弹性体 , 它的加入使体系的无定形部分增加 , 结
晶度下降 , 导致材料的弯曲强度下降。
2.2　滑石粉用量对共混体系力学性能的影响
　　共混材料在含有 20%POE , PP 接枝增容剂用量
为PP 用量的 4%的条件下 , 分别加入 10%、 15%、
20%的滑石粉的力学性能。
图 3　滑石粉用量对共混材料冲击强度 、 拉伸强度的影响
Fig 3　Effect of tacl content on impact strength and
tensile strength of compound
　　图3为滑石粉用量对混合体系对冲击强度 、拉伸
强度的影响 。由图 3可看出 , 随着滑石粉用量的增
加 , 混合体系的冲击强度降低 。因为随着滑石粉用量
的增加 , 分散在基体中的刚性粒子数目越来越多 , 不
利于分散 , 易形成聚集块 , 导致材料的脆性增加 , 韧
性降低。
　　从图 3还可看出 , 填料量小于 15%时 , 复合材
料的拉伸强度随滑石粉用量的增加而增加 , 大于
15%时 , 则反而降低。这主要是由于滑石粉填充量太
小 , 分散浓度太低 , 吸收外应力的主体是 PP 基体 ,
不能起到明显的增强增韧作用;填充量较大时 , 粒子
间过于相互接近 , 因有限的基体不足以包裹所有的颗
粒 , 界面粘结状况下降 , 出现粘结缺陷 , 材料受拉伸
时微裂纹和塑性变形太大 , 几乎成为宏观开裂 , 导致
拉伸强度下降。
　　图 4是滑石粉用量对共混体系弯曲强度的影响。
由图 4可以看出 , 随滑石粉用量的增加 , 共混材料的
弯曲强度呈下降趋势 。主要是由于刚性无机填料的引
入使体系内部增加了大量界面和应力集中点 , 从而使
弯曲强度降低。
2.3　PP/POE/滑石粉汽车保险杠专用料的性能
　　综合上述实验 , 将 PP 62.4 份 、 POE 20 份 、 PP
接枝相容剂 2.6份 、 滑石粉 15份配成的共混料 , 并
与多家公司的汽车保险杠专用料进行对比 , 结果如表
·62· 塑　料　工　业 2005年
1所示。表1表明 , 该专用料综合性能较好。
图 4　滑石粉用量对共混材料弯曲强度的影响
Fig 4　Effect of tacl content on bending strength of compound
表 1　改性 PP汽车保险杠专用料的性能
Tab 1 Property of modified PP compound for automobile bumper
项目 改性 PP Himont
P1041
中科院化学所 齐鲁公司
拉伸强度/MPa 14.6～ 16.1 17 16.5～ 19.0 ≥15
弯曲强度/MPa 27.4～ 27.7 20 22 18
缺口冲击强度/ J·m-1 723～ 616 500 500 >500
3　结论
　　1)POE 增韧 PP 时 , 随 POE 用量的增加共混材
料的拉伸强度 、 弯曲强度而逐渐降低 , 冲击强度有很
大提高。
　　2)共混材料中添加滑石粉后 , 材料的冲击强度
和弯曲强度有所降低 , 拉伸强度呈现先增加后降低的
趋势。填料量在 15%时 , 滑石粉作为无机刚性粒子
能够起到增韧增强作用 , 但用量大于 15%时材料的
脆性增加 , 韧性降低 。
　　3)POE 质量分数为 20%, 滑石粉质量分数为
15%, 并配合 PP 接枝相容剂的共混材料可制得韧性
和刚性具佳的汽车保险杠专用料。
参 考 文 献
1　李蕴能 , 颜发清.工程塑料应用 , 1996 , 24 (3):51
2　毛立新, 高翔 , 李淼等.北京化工大学报 , 2003 , 30 (1):27
3　张宇光 , 李霞.哈尔滨理工大学报 , 2003 , 8 (2):82
(本文于 2004-12-25收到)
博禄完成新增四千万美元的投资项目 , 将阿布扎比
工厂的聚乙烯生产能力提高到年产 58万 t
　　博禄公司日前宣布其刚刚完成了对阿联酋阿布扎
布价值 12亿美元的石化企业的新的追加投资项目 ,
这个四千万美元的投资是用来提高聚乙烯的生产能
力 , 项目在 2005年 3 月完成后该工厂生产聚乙烯的
能力从年产45万 t扩大到了 58万 t。
这一改进现存生产能力瓶颈的行动选择乙烯基装
置停车检修的期间实施 , 以尽可能减少对客户的影
响。经过这次产能扩大 , 博禄的乙烯原料就可以完全
的转变为聚乙烯 。
坐落于 Ruwais的博禄石油化工企业是于 2002年
10月正式投产的 , 用于生产增强聚乙烯以满足中东
和亚太地区的包装和管道工业对于材料的需求。
通过使用创新性的 Borstar 北星双峰技术 , 博禄
公司以生产供应具有高性能 、 高价值 、 结合了优异机
械性能及可加工性的增强聚乙烯。产品的出众性能使
其具有优异的减薄功能 , 以及减轻产品质量 , 适用于
包装薄膜 , 消费用途的瓶子 , 管道以及线缆等 , 应用
这种材料最大可节省 30%的材料费用。
“我们的目标是成为中东及亚太地区首选的聚烯
烃供应商” , 阿布扎比聚合物有限公司 (博禄)的首
席执行官 Harri Bucht这样说 , “我们希望在未来的几
年内继续显著提高生产能力 , 来强化我们这个已经是
世界一流并且实际生产能力总是超过标示值的石化生
产基地 , 从而为我们的客户提高生产效能和成本效
益。最近的检修和改进薄弱环节的措施将使我们可以
继续保证有效地运作和不断地提高产能来满足客户的
需求 。”
“在过去的两年里 , 对我们的增强聚乙烯的需求
大大超过了我们的供应能力。即使是满负荷生产 , 产
品仍是销售一空” 。博禄私人有限公司的首席执行官
Hubert Puchner 介绍说 , “无论是应用于传统领域还是
新兴领域 , 这些增强级别被证明十分受到那些正在寻
找高成本效益 、 高性能聚烯烃的客户欢迎。我们新增
的生产能力可以用来满足东非 、中东 、印度次大陆 、
东北亚 、 东南亚以及亚太地区不断增长的需求。”
博禄公司由两个实体构成:位于阿联酋阿布扎比
鲁伟斯生产基地的制造企业—阿布扎比聚合物有限公
司 (博禄), 以及位于新加坡的市场销售公司 —博禄
私人有限公司。
·63·第 33卷第 4 期 申　欣等:PP/ POE/滑石粉汽车保险杠专用料