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高光澤抗衝聚丙烯取代ABS還差幾步?

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高光澤抗衝聚丙烯取代ABS還差幾步?

孫洲渝(作者)

高階工程師,畢業於四川大學高分子材料科學與工程學院

在有一期的文章中,我們總結了2019杜塞爾多夫的K展中

《高光澤抗衝聚丙烯是小家電材料開發方向?》

,其中提到家電和小家電產品所使用外觀材料,一般都要求具有高光澤、抗刮擦、高耐熱和尺寸穩定性等特點,所以ABS或PC/ABS是家電材料的首選。

那個時候ABS價格還沒有如現在這樣牛氣沖天,而行業也一直想透過PP來取代或部分取代ABS,那兩個材料到底效能上有哪些差異?透過下面這個表格,可以做個對比。

高光澤抗衝聚丙烯取代ABS還差幾步?

聚丙烯和ABS效能對比

從上表可以看出,在關鍵指標欄裡面,ABS力學效能佔優勢,剛性(彎曲模量)具有絕對優勢,韌性和尺寸收縮率也都是相對比較好,而ABS的不足,主要是熱變形溫度較低、密度較高,最大的不足還是價格太高。如果沒有價格這個問題,ABS這些不足也都不是問題。

而聚丙烯的優勢是價格便宜,基本上只有ABS的一半價格,均聚PP剛性雖好,但韌性太差;共聚PP韌性可以,但剛性不足。兩個PP綜合起來比如K7926,剛性和韌性雖有一定平衡,但1250MPa的模量和ABS的2700MPa差距還是非常大。

那有沒有可能透過聚丙烯改性來提高剛度、韌性和尺寸收縮率?答案是肯定的。

常規的改性方法,如滑石粉、玻璃纖維之類,是能提高一定的剛性和韌性。礦粉的加入,能改變聚丙烯的剛性,比如下面是Imifabi的滑石粉資料提到的,40%滑石粉填充PP,模量最高能到5000MPa。

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滑石粉填充PP:填充量與模量關係

填充量如此之多,新的問題也就出來了,表面光澤下降嚴重,特別是玻璃纖維,表面基本沒有光澤,這個顯然是客戶很難接受的。礦粉的加入,都會對光澤產生影響。

從資料上看,加入滑石粉後,聚丙烯光澤度從85直接下降只有30;從礦粉來看,硫酸鋇的光澤保持率最高,光澤度還有65,但是很遺憾的是,硫酸鋇這種礦粉,對聚丙烯的剛度、強度基本上沒有幫助。最有幫助的是玻璃纖維,而玻璃纖維對光澤的影響,比滑石粉還嚴重,所以這條路很難走通。

高光澤抗衝聚丙烯取代ABS還差幾步?

礦粉對聚丙烯光澤度影響

所以,在力學和光澤的平衡上,目前還是需要一種新的創新方法,需要一種新增量少,但是剛度提高很大的方案,比如下面這個增剛母粒W40-S,在相同的含量下,其模量已經超過長玻璃纖維增強PP材料,模量最高達到10,000MPa。

高光澤抗衝聚丙烯取代ABS還差幾步?

增剛母粒和玻璃纖維彎曲模量對比

如果採用增剛母粒W40-S來做高光澤聚丙烯,會不會在剛度和光澤上有所平衡?大致資料如下,的確差距在不停的縮小。

高光澤抗衝聚丙烯取代ABS還差幾步?

高光澤聚丙烯和ABS效能對比

從上面的資料來看,除了收縮率這一步,很多都已經能和ABS接近,所以,用高光澤PP取代ABS,還有關鍵的一步:聯絡第八元素。