20万套保险杠的车间工艺设计(4)
EPDM与PP在结构上相似，溶解度参数相近，相容性好且对pp的透明性损害也较少，又容易进行动态硫化，因而它的改性效果较SBS及EPR为好。EPDM的强度保持率最高并具有更高的弹性模量，因而加入增韧时产生更少的强度损失。
EPDM又可分为低门尼黏度无定形与高门尼粘度结晶性。这里挑选低门尼粘度EPT 4050形和高门尼粘度Vistalon 7000 （简称V 7000）作性能测试。
A. 力学性能测定
试片用2# 号裁刀裁成哑铃形样条， 在DXLL-2500 型电子拉力机上按GB 1040 ) 79测定材料的拉伸屈服强度、断裂强度和断裂伸长率。用铣刀铣成55mm @ 6mm @ 4mm带缺口的标准小样条， 按GB 1043 ) 79 测试材料的简支梁缺口冲击强度， 肉眼观察缺口底部的裂纹延伸情况。弯曲强度按DIN 53452测定。
B. 流动性能测定
熔体流动速率按DIN 53479 测定( 负荷5 kg，测试温度230 °C ) 。
C. 橡胶品种的选择
从图2.1 可以看到， 随着EPDM 用量的增加， 体系的韧性迅速提高，橡胶用量增至10 份，简支梁冲击和空白值相比就增大了6~7倍。从断口性质看， 纯PP 为完全脆性冲断，加入橡胶后所有的样条都冲不断， 但破坏的程度不同。结晶性橡胶V 7000 用量到30 份后抗冲样条缺口底角处经摆锤冲击后不再产生裂纹， 而无定形橡胶要加至40 份才能达到类似水平。此外， 当橡胶用量超过30 份后， EPT 4045 的冲击强度反而下降， 但V 7000 的冲击强度还有一定程度上的上扬，显然V 7000 的增韧效果要优于EPT 4045。
图2.1 EPDM 品种及用量对共混物简支梁缺口冲击强度的影响
1 ) V 7000 2 ) EPT 4045
注: % 质量分数， 下同。
由图2.2 可见， 随着橡胶用量的增多， 表征材料刚性的弯曲强度单调下降， 但在相同橡塑比时，PP/ V 7000 共混物的弯曲强度较PP/ EPT 4045 共混物高，这说明结晶性橡胶能在获得高韧性的同时保持较高的刚性。
图2.2 EPDM 品种及用量对共混物弯曲强度的影响1 ) V 7000 2 ) EPT 4045
结晶性乙丙橡胶( V 7000) 和无定形乙丙橡胶( EPT 4045) 均能显著提高聚丙烯的韧性， 但刚性下降； 从冲击韧性看， EPT 4045的用量超过25 份以后不再提高反而有所下降， V 7000 的冲击强度仍有一定程度上扬；同样用量的V 7000 弯曲强度明显高于EPT 4045， 说明V 7000 的共混物的刚性更好；从断口裂纹看， 要达到无裂纹， EPT 4045需40 份， 而V 7000 只需30 份， 具有明显的价格优势。
本设计考虑到PP/EPDM保险杠必须兼具高韧性及较强的弯曲强度，因此选用EPDM V7000 型号。
表2.2 EPDM型号
名称 规格 厂家 价格
EPDM(三元乙丙橡胶) Vistalon 7000 埃克森美孚 30000 元/吨
2.1.3填料的选择
常用的填料有滑石粉和碳酸钙。滑石粉加入聚丙烯中，有一定的增强效果，但用量超过25%时拉伸强度呈下降趋势；相比较而言，加入碳酸钙拉伸强度并无较大影响。材料的塑性指标（断裂，伸长度）及韧性指标（缺口冲击强度），随填充量的增加而下降，可碳酸钙明显优于滑石粉。
原因在于呈片状的滑石份与粉状的碳酸钙相比，具更大的表面积，至此可产生一定的增强效果，与此同时，无机填料在树脂基体内形成缺陷，片状颗粒比粒状颗粒产生更大的应力集中程度。因此，滑石粉填充体系对材料断裂伸长率及缺口冲击强度的损失大于碳酸钙填充系统。
而CaCO3 母粒大量加入( 15%以上) 可降低体系收缩比和成本， 增加刚性， 从而提高了制品尺寸稳定性和软化点； 同时也降低了冲击强度， 还影响体系的流动性。对于中高档汽车保险杠专用料来说， 为了弥补体系冲击强度的降低， 我们选择经处理过的CaCO3 母粒。处理过的CaCO3母粒， 在熔融过程中可以和聚合物链上C -H 键或断链结合， 稳定地嵌在体系网格中。另外， CaCO3 母粒中含有极性接枝基团， 能弥补助增韧剂不能完成的直链端加成反应的遗憾， 起到增韧和增刚的双重作用。