秦奋接过周海涛递来的几页数据,虽然纸张粗糙,字迹也因激动而略显潦草,但他一眼就看出了其中的关键。报告中,几组经过马来酸酐接枝处理的PP样品,在与少量木粉共混后制成的简易样条,通过他们那台手动拉力装置测试,其拉伸强度和弯曲模量,虽然绝对数值不高且波动较大,但相较于未改性的纯PP与木粉的混合物(几乎是一盘散沙,很难成型),已经有了质的飞跃。
更重要的是,周海涛用显微镜观察了断裂面,初步判断接枝后的PP与木粉的界面结合情况,明显优于纯PP。这意味着,MAH-g-PP的确提高了PP的极性,改善了与极性填料的相容性。
“非常好!”秦奋的脸上露出了赞赏的笑容,将报告轻轻放在桌上,“周工,老李,同志们,这确实是一个振奋人心的开端!这证明了我们选择的技术路线是正确的,也证明了只要我们肯钻研,肯动手,就没有克服不了的困难!”
实验室里的气氛顿时活跃起来,几个年轻技术员脸上的疲惫被兴奋取代,连日奋战的辛苦在这一刻似乎都烟消云散。
“秦厂长,您说得对!有了这个基础,我们对接下来的工作更有信心了!”周海涛扶了扶眼镜,镜片后的目光炯炯有神,“不过,要精确控制接枝率,我们还需要更精细的手段。目前的反应釜控温还是太粗糙,手动搅拌的均匀性也难以保证。”
秦奋点点头:“这些都是客观存在的问题。关于接枝率的表征,在没有红外光谱仪的情况下,我们可以尝试用化学滴定的方法,比如通过测定接枝产物的酸值来间接反映马来酸酐的接枝量。这需要周工你来设计一下实验方案,虽然精度可能不如仪器分析,但作为过程控制和趋势判断,应该能起到一定作用。”
“化学滴定法测酸值?”周海涛眼睛一亮,“对啊!我怎么把这么基础的方法给忘了!MAH接枝后会引入羧基,理论上是可以通过酸碱滴定来定量的!这个方法简单易行,我们现有的玻璃仪器和试剂就能满足!”他立刻来了精神,似乎找到了一个新的突破口。
“至于反应条件的优化,”秦奋继续说道,“我们不必追求一步到位。可以先固定几个关键参数,比如反应温度选择一个相对温和且文献中报道较多的区域,然后重点优化引发剂DCP的用量和马来酸酐的添加量,通过正交实验或者单因素实验,摸索出一个相对较优的配比范围。记住,我们现阶段的目标不是发表学术论文,而是尽快得到能够满足后续共混改性需求的MAH-g-PP母料。”
李大柱在一旁听着,虽然很多专业术语他依旧似懂非懂,但他抓住了核心:“厂长,您的意思是,我们先不用管那些太精细的,先搞出能用的‘药引子’?”
“可以这么理解,老李。”秦奋笑道,“MAH-g-PP就是我们进行后续一系列改性的‘药引子’,它负责改善PP与其他‘药材’(填料、弹性体、助剂)的‘君臣佐使’关系。”
“那接下来,我们是不是就要开始尝试和那些橡胶、玻纤混在一起了?”一个年轻技术员忍不住问道,眼中充满了期待。
“没错,但也不是一锅烩。”秦奋的目光转向那几个年轻的面孔,“共混改性同样是一门复杂的学问。我们首先要解决的是增韧问题。根据我之前的提议,我们重点考察POE弹性体。它的分子结构与PP相似,相容性相对较好,不需要太强的‘药引子’也能起到一定的增韧效果。我们可以先尝试将MAH-g-PP与不同比例的POE进行共混,看看对材料冲击性能的改善程度。”
“冲击性能怎么测?”另一个技术员挠了挠头,“我们没有冲击试验机啊。”
这确实是个大难题。简易拉力测试装置只能测拉伸,无法评估材料的抗冲击能力。
秦奋沉吟片刻:“暂时没有冲击试验机,我们可以想一些简化的替代评估方法。比如,制作标准尺寸的样条,在低温环境(比如用冰块降温)下进行简易的悬臂梁冲击或者落锤冲击,观察其断裂形式是脆性断裂还是韧性断裂,记录断裂时的能量吸收情况——哪怕是用肉眼观察形变程度,也能得到一些定性的结论。当然,这非常粗糙,但聊胜于无。同时,我已经让王书记加紧联系,看能不能从省内其他单位协调到二手的冲击试验机和热变形温度测试仪。”
“我明白了,秦厂长,”周海涛接口道,“我们先用定性或半定量的方法进行初步筛选,等设备到位后再进行精确定量。这样可以节省时间。”
“正是此意。”秦奋赞许道,“在POE增韧取得一定进展后,我们再逐步引入玻璃纤维进行增强。玻纤的加入会显著提高材料的刚性和强度,但也会让材料变脆,这就需要我们精确调控MAH-g-PP的接枝率、POE的用量以及玻纤的含量和处理方式,找到一个最佳的平衡点。”
他顿了顿,加重语气:“特别是玻纤的表面处理,这是决定其能否与PP基体良好结合的关键。我们采购的硅烷偶联剂,比如氨基硅烷和乙烯基硅烷,要进行对比实验。偶联剂的种类、用量、处理工艺,都会直接影响最终复合材料的性能。”
接下来的日子,临时实验室仿佛变成了一个高速运转的战场。
周海涛带领着技术员们,首先投入到MAH-g-PP接枝率的优化实验中。他们按照秦奋的指点,设计了简单的酸碱滴定装置,用来标定反应产物的酸值。虽然过程繁琐,误差也难免,但每一次滴定终点的颜色变化,都牵动着大家的心。他们一遍遍调整DCP和MAH的配比,摸索着反应釜的“脾气”,努力控制加热的均匀性和反应时间。失败依然是家常便饭,有时候因为滴定操作不熟练导致数据失准,有时候因为反应控制不好导致产物性能不佳,但没有人气馁。
与此同时,另一组人则在秦奋的远程“遥控”和周海涛的现场指导下,开始尝试用MAH-g-PP与POE弹性体进行初步的共混。他们没有专业的高速混合机,更没有双螺杆挤出机。秦奋给他们出了个“土办法”:先将MAH-g-PP粒子和POE粒子在一定温度下(略高于PP熔点)于反应釜中进行初步熔融混合,利用反应釜自带的搅拌器进行强制搅拌,尽量使两者混合均匀。然后将混合物趁热取出,压成薄片,再切成小块,希望通过这种方式在一定程度上模拟共混过程。
这种方法原始而低效,混合物的均匀性也难以保证。但当他们把这些粗糙的共混料片冷却后,进行简单的弯折测试时,惊喜地发现,添加了POE的PP片材,其柔韧性确实比纯PP或MAH-g-PP有了显著提高,不容易一折就断。
“秦厂长,您看!”一个名叫王小虎的年轻技术员,是厂里刚提拔上来的高中毕业生,此刻他兴奋地拿着一片灰白色的塑料片跑到正在察看柴油机图纸修改稿的秦奋面前,“这是我们用百分之十五的POE和MAH-g-PP混出来的,比原来的PP软多了,不容易断!”
秦奋放下图纸,接过那片还带着余温的塑料片,用手指捏了捏,又试着弯折了几下。虽然材料表面粗糙,颜色也不均匀,但其韧性的改善是实实在在的。
“不错,小虎,你们做得很好!”秦奋鼓励道,“这说明POE的增韧效果是显著的。接下来,你们要尝试不同的POE添加比例,比如百分之五、十、十五、二十,看看韧性改善的趋势。同时,也要关注一下,加入POE后,材料的刚性会不会下降太多。”
得到厂长的肯定,王小虎激动得脸都红了,连连点头:“是!我们这就去试!”
而李大柱的“扫货”行动也捷报频传。他充分发挥了当年在供销社练就的“钻营”本事,带着几个腿脚勤快的采购员,不仅跑遍了市里的化工商店和试剂门市部,还真的托关系找到了省城一些科研单位的附属化学品商店。虽然过程曲折,碰了不少钉子,但秦奋清单上大部分常用助剂、不同牌号的树脂原料都陆续运回了厂里。甚至连比较难找的几种特定型号的硅烷偶联剂和β-成核剂,也被他想方设法弄到了一些样品。
“厂长,您要的那些‘洋玩意儿’,可真难找!”李大柱风尘仆仆地回来,脸上带着疲惫,但更多的是完成任务的兴奋,“这是从省化工研究所一个老同学那里匀出来的一点β-成核剂,据说效果很好,能让PP长出特别的晶型!”
秦奋接过那用牛皮纸袋装着、标签上写着一串英文代码的白色粉末,眼中闪过一丝欣喜:“老李,辛苦了!这可是宝贝啊!β-成核剂用好了,能同时提高PP的刚性和冲击韧性,是高性能化的一个重要方向!”
实验室里的攻坚战如火如荼,每个人都像上了发条一样。年轻的技术员们在周海涛的悉心指导和秦奋时不时的点拨下,以惊人的速度成长着。他们从一开始面对化学分子式和反应方程式的茫然无措,到逐渐能够独立操作实验设备(尽管简陋)、记录实验数据、甚至参与讨论实验方案。
失败的次数远远多于成功,焦化的原料、性能不达标的样品、数据混乱的报告……这些都没有磨灭他们的斗志。秦奋“失败的数据也是宝贵的经验”这句话,成了支撑他们屡败屡战的座右铭。
一周后,当周海涛再次拿着一份整合了MAH-g-PP优化、POE增韧初步筛选以及少量玻纤(用手动剪刀剪碎的,长度和均匀性都堪忧)与偶联剂初步共混实验结果的报告找到秦奋时,他的声音虽然沙哑,但充满了压抑不住的激动:
“秦厂长,最新的进展!我们基本确定了一个相对较优的MAH-g-PP制备工艺窗口,接枝率虽然还无法精确定量,但通过木粉填充后的效果看,已经有显著改善。POE的最佳添加量大概在15%左右,可以使材料的低温脆性有明显改善,而刚性损失不至于太大。另外,我们尝试加入5%的短切玻纤,并用了您提到的氨基硅烷偶联剂进行预处理,虽然混合非常不均匀,但用简易拉力装置测出来的数据,比单纯POE增韧的样品,刚性和强度确实又上了一个台阶!”
秦奋仔细翻阅着报告,看着上面那些用不同颜色笔标注的曲线趋势和对比数据,尽管数据点分散,误差难免,但其中蕴含的规律性已经初步显现。
目标RMA-7的性能参数像一座高耸入云的山峰,他们现在仅仅是在山脚下开辟出了一条崎岖的小路,但每一步的前进,都让他们离那光辉的顶峰更近了一分。
“很好!非常好!”秦奋用力拍了拍周海涛的肩膀,“同志们,我们已经成功迈出了最艰难的复合材料改性第一步!这证明了我们的配方思路是正确的!接下来,就是精细化操作和系统化验证了!”
他抬起头,目光扫过实验室里那些年轻而坚毅的脸庞,声音中充满了力量:“但是,我们不能总是停留在这种‘游击队’式的研发和小打小闹的测试上。要真正实现高性能改性PP的稳定生产,我们必须解决两个核心问题:第一,精确的配方优化和性能表征需要更完善的测试设备;第二,均匀高效的共混需要一台像样的设备——小型双螺杆挤出机!”
“我已经和王书记商量过了,”秦奋的语气斩钉截铁,“测试设备,我们继续向外协调、租借,甚至高价购买!至于小型双螺杆挤出机,如果市面上实在找不到合适的二手设备,或者周期太长等不及……”
他顿了顿,眼中闪过一丝锐利的光芒,一字一句地说道:“那我们就自己画图纸,自己买零件,自己加工,自己造一台出来!别忘了,我们红星厂,本身就是搞机械出身的!”
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