搪塑工艺涉及与加热模具的腔面接触塑化、烧结等步骤，对蒙皮原材料的热稳定性能、熔融性能、力学性能和流动性能等方面具有严格的要求[1-2]。聚丙烯(PP)是一种热塑性树脂，具有结晶度高，力学性能、化学稳定性和耐热性较好，且无毒、无味、质量轻、价格低廉等优点，已普遍应用于仪表板搪塑蒙皮制备[1]。但PP材料的韧性较差，尤其在低温环境下抗冲击性能较弱、透明度差，严重影响仪表板蒙皮的使用[3-4]。由于聚合物的强度、韧性和透明度受柔性链段影响，而PP材料中缺少柔性链段，因此力学性能和光学性能较差。苯乙烯类热塑性弹性体(SEBS)和聚烯烃弹性体(POE)等橡胶粒子材料不仅具有良好的柔性分子链，可显著增强PP材料的韧性和强度[5-6]；还可以改善PP材料的透明度，降低雾度，在仪表板蒙皮用搪塑复合材料的制备中具有良好的应用前景[7]。本实验通过三种POE材料和一种SEBS材料对PP材料进行共混改性，探究SEBS、POE对PP复合材料力学性能、光学性能的影响，以期获得最佳的仪表板蒙皮用搪塑PP/SEBS/POE复合材料的制备配比。1实验部分1.1主要原料聚丙烯(PP)，5090T，颗粒状，宁波台塑化工有限公司；乙烯-辛烯共聚物(POE)，POE740、POE840、POE940，颗粒状，日本三井化学有限公司；苯乙烯类热塑性弹性体(SEBS)，6154，颗粒状，台湾台橡有限公司。1.2仪器与设备高速混合机，SIMT35，青岛森泰科机电科技有限公司；双螺杆挤出机，SHJ-35，南京盛驰橡塑机械制造有限公司；注射机，DQ-700-1S，东莞企石得群机械厂；切粒机，SGS50-E，德国C.F.Scheer&Cie公司；摆锤冲击试验机，TY-4021A，江苏天元实验设备有限公司；透光率雾度仪，TH-100，天津市顺诺仪器科技有限公司；扫描电子显微镜(SEM)，SU8010，日本Hitachi日立公司；偏光显微镜(POM)，WMP-6880，上海无陌光学仪器有限公司。1.3样品制备表1为各样品的配方表，将样品按一定比例加入高速混合机中混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出颗粒，挤出机各区温度依次设定为170、180、190、200、190、180 ℃，喂料速度为8.0 r/min，转速为110 r/min。粒料在80 ℃鼓风干燥箱中干燥4 h，注塑成圆片或标准样条，注射机温度设定为185、190、200、190 ℃。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.T001表1样品配方表Tab.1Sample formula table样品名称PPSEBSPOEPP/SEBS（10%）90100PP/SEBS（20%）80200PP/SEBS（30%）70300PP/SEBS（40%）60400PP/SEBS（50%）50500PP/SEBS（20%）/POE（10%）702010PP/SEBS（20%）/POE（20%）602020PP/SEBS（20%）/POE（30%）502030PP/SEBS（20%）/POE（40%）402040PP/SEBS（20%）/POE（50%）302050份phr1.4性能测试与表征低温冲击性能测试：按GB/T 1043.1—2008进行测试。样条尺寸为80 mm×10 mm×4 mm，液氮中浸泡4 min，取出后进行悬臂梁缺口冲击实验。透明度、雾度测试：按GB/T 2410—2008进行测试。样品直径为120 mm，厚度为1 mm。SEM分析：对经悬臂梁冲击实验的断裂样条的断面喷金处理，观察断面形貌。POM分析：样品为1 mm的方形颗粒，以10 ℃/min速率加热至200 ℃，保持10 min，将样品压制成0.05 mm的薄片，再以同样的速率降至室温，在偏光显微镜下观察。2结果与讨论2.1PP/SEBS复合材料的力学性能SEBS弹性体与PP材料具有较为良好的相容性[8]。图1为SEBS掺量对PP/SEBS复合材料力学性能的影响。从图1可以看出，随着SEBS掺量的增加，其柔性分子链开始发挥效能，使PP/SEBS的拉伸强度和低温冲击强度均明显增强。当SEBS的掺量超过20 phr，复合材料的拉伸强度迅速降低，低温冲击强度的增加程度减弱。这是因为SEBS的掺量较多，其柔性链显著破坏PP内部的分子结构，影响PP/SEBS的稳定性。当SEBS的掺量为20 phr时，PP/SEBS的力学性能最佳，拉伸强度增强至26.7 MPa，低温冲击强度达到21.4 kJ/m2。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.F001图1PP/SEBS复合材料的力学性能Fig.1The machanical properties of PP/SEBS composites2.2PP/SEBS复合材料的光学性能图2为SEBS掺量对PP/SEBS复合材料光学性能的影响。从图2可以看出，随着SEBS掺量的增加，PP/SEBS复合材料的透明度先提高后缓慢下降，雾度先降低后趋于平稳，表明适量SEBS的加入有助于改善复合材料的透明度和雾度。当SEBS掺量为20 phr时，复合材料的透明度和雾度达到最佳，透明度可达72.5%，雾度达到32.6%。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.F002图2PP/SEBS复合材料的光学性能Fig.2The optical properties of PP/SEBS composites2.3PP/SEBS/POE复合材料的力学性能当SEBS的掺量为20 phr，PP/SEBS复合材料具有最佳的力学和光学性能，选择SEBS掺量为20 phr的PP/SEBS作为基体，制备不同的PP/SEBS/POE复合材料。图3为POE不同种类和掺量对PP/SEBS/POE复合材料力学性能的影响。从图3a可以看出，三种POE的掺量小于10 phr时，复合材料的拉伸强度呈下降趋势；三种POE掺量超过10 phr时，复合材料的拉伸强度显著提升；当三种POE掺量达到20 phr，POE940拉伸强度最大，为27.3 MPa。三种POE的掺量超过20 phr时，PP/SEBS/POE复合材料的拉伸强度再次降低。因为POE掺量较少，其柔性分子链的效能无法充分发挥，与PP相容性更差[8]，导致复合材料的拉伸性能减弱。图3PP/SEBS/POE复合材料的力学性能Fig.3The mechanical properties of PP/SEBS/POE composites10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.F3a1（a）拉伸强度10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.F3a2（b）低温冲击强度从图3b可以看出，随着三种POE掺量逐渐增加，PP/SEBS/POE复合材料的低温冲击强度均明显增强，表明这些弹性体能够明显改善PP材料韧性。POE940增韧效果最明显，当其掺量为20 phr，复合材料的低温冲击强度达到34.1 kJ/m2，与PP/SEBS相比提高60.3%。这是因为添加的弹性体具有的良好韧性，且弹性体内的柔性分子链显著改善PP主链的韧性和稳定性。当POE掺量超过20 phr，PP/SEBS/POE复合材料冲击强度的增加程度减弱，可能是材料从脆性形变转变为韧性形变[9]。2.4PP/SEBS/POE复合材料的光学性能图4为POE不同种类和掺量对PP/SEBS/POE复合材料光学性能的影响。从图4a可以看出，随着POE弹性体掺量的增加，掺入POE840和POE940的复合材料透明度在初始阶段均明显提高。POE940对复合材料透光度的增强效果最明显，提升速度和程度最高。POE弹性体掺量为20 phr时，POE940复合材料的透明度达到79.4%。当POE弹性体掺量超过20 phr，复合材料透明度的增加程度明显变缓。图4PP/SEBS/POE复合材料的光学性能的影响Fig.4The optical performance of PP/SEBS/POE composites10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.F4a1（a）透明度10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.F4a2（b）雾度从图4b可以看出，随着POE740和POE840掺量的不断提高，复合材料的雾度呈现先下降后升高的趋势。当POE940掺量在20 phr之内，复合材料的雾度明显下降；当POE掺量为20 phr，POE940复合材料雾度降低至20.1%；当POE940掺量超过20 phr，复合材料雾度下降程度减小。因此，POE940一定程度上延缓PP材料的结晶行为，降低复合材料晶体的粒度[10]。细小的晶体粒度显著降低光线在复合材料内部的折射和反射，提高材料的透明度。2.5PP/SEBS/POE复合材料的偏光性能图5为不同PP/SEBS/POE复合材料的POM照片。从图5a可以看出，纯PP材料结晶完整，尺寸达到150 µm。从图5b~图5d可以看出，三种POM掺量为20 phr时，三种复合材料的结晶粒度明显减小，最小粒径达到50 µm，表明POE的掺入有效阻碍PP复合材料的结晶，降低复合材料的球晶大小。从图5b可以看出，弹性体POE940的掺入尽管有效缩小球晶的尺寸，但结晶依然较规整，能够观察到较清晰界面，有助于光线进一步穿透材料。从图5c和5d可以看出，添加POE840和POE740的复合材料呈现不完整结构特征，影响复合材料的透明度。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.F005图5不同PP/SEBS/POE复合材料的POM照片Fig.5POM images of different PP/SEBS/POE composites2.6PP/SEBS/POE复合材料断面SEM分析图6为不同PP/SEBS/POE复合材料的SEM照片。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.09.006.F006图6不同PP/SEBS/POE复合材料的SEM照片Fig.6SEM images of different PP/SEBS/POE composites从图6a可以看出，纯PP的冲击断面较平整，缺少波纹，具有明显的脆性破裂的特征。从图6b~图6e可以看出，与纯PP相比，四种复合材料冲击断面具有明显的波状和网状结构。从图6c和6d可以看出，掺入20 phr POE740和20 phr POE840的PP/SEBS/POE复合材料断面存在波浪结构，这种结构可以有效吸收材料受冲击过程的大量能量，显著增强复合材料低温条件下的冲击强度[11]。从图6e可以看出，掺入20 phr POE940的复合材料呈现韧性窝状的断口结构，体现韧性破裂。由此复合材料由纯PP材料的脆性形变转变为韧性形变。波纹和网状结构的形成需要吸收更多的能量，延长复合材料的结晶诱导时间，造成不完全结晶行为。因此，掺入POE940弹性体的复合材料具有均一细小的晶体粒度，有助于提高复合材料透光性。3结论（1）SEBS的柔性分子链可以增强PP/SEBS复合材料的力学性能，当掺量达到20 phr，复合材料的力学性能达到最佳，拉伸强度为26.7 MPa，低温冲击强度为21.4 kJ/m2。适量的SEBS有助于改善复合材料的透明度和雾度，掺量达到20 phr时，复合材料的光学性能达到最佳，透明度可以达到72.5%，雾度达到32.6%。（2）弹性体POE740、POE840、POE940的掺入可以改善复合材料基体PP/SEBS的力学和光学性能。POE940的改善效果最明显，当掺量为20 phr，PP/SEBS/POE的力学和光学性能最佳，拉伸强度为27.3 MPa，低温冲击强度可以达到34.1 kJ/m2，透光率为79.4%，雾度降为20.1%。