聚丙烯之增韧改性
- 作者：东莞市婵娟塑胶原料有限公司
- 发布日期：2012-08-18
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PP（聚丙烯）增韧改性有共聚改性、共混改性、添加成核剂等。但研究报道比较多并取得比较突出成困的有以下三个方面：（1）与橡胶或热塑性弹性体共混增韧；（2）无机刚性粒子增韧；（3）无机纳米材料增韧。
1、橡胶或热塑性弹性体共混增韧
橡胶或热塑性弹性体以弹性微料状分散结构增韧塑料，已被证实是一种行之有效的方法，是目前研究较多、增韧效果最为明显的一类方法。
1.1 PP/乙丙橡胶共混体系
由于PP与乙丙橡胶都含有丙基，根据相似相容性原理，它们之间应具有较好的相容性。又由于乙丙橡胶属于橡胶类，具有高弹性和良好的低温性能，因此乙丙PP较好的增韧改性剂。用乙丙橡胶与PP共混可以改善PP的冲击性能、低温脆性。
1.2 PP/POE共混体系
采用EPDM、EPR、SBS等一些橡胶或热塑性弹性体进行增韧改性，可以使PP的冲击性能得到明显改善。但在热稳定性、耐候性、加工性等方面存在不少缺陷。最近出现一类新型的增韧剂POE、POP。这类增韧剂是茂金属催化的乙烯-辛烯或乙烯-丁烯共聚物，其特点是相对分子质量分布窄，密度低，各项性能均衡，易加工，赋予制品高韧、高透明性和高流动性。POE增韧PP尤其引人注目，具有较高剪切敏感性，加工时与PP相容性好，其表观切变粘度对温度的依赖性更接近PP，与P共混时更容易得到较小的弱性体料径和较窄的粒径分布，因而增韧效果更好。无论是对普通PP、共聚PP还是高流动性PP，POE的增韧效果都优于EPDM或EPR。由于POE不仅具有橡胶的弹性，同时又具有塑料的刚性，因此在增韧PP的同时还能保持较高的模量、拉伸强度及良好的加工流动性。另外，POE不含不饱和双键，耐候性也优于EPDM、EPR、SBS等。
2、无机刚性粒子增韧PP
利用橡胶或弹性体虽可显著地增加PP的韧性，但同时却降低了共混物的模量、强度和热变形温度国外从80年代起出出了以刚性粒子代替弹性体或橡胶增韧聚合物的研究，国内率先提出了用CaC03、滑石粉、高岭土、云母、硅灰石、BaSO4等。
随着对无机刚性粒子表面处理技术的提高，无机粒子与PP的界面结合田径增强，无机刚性粒子在PP中的分散能力增大，无机粒子对PP不仅有增强作用还产生了神奇的增韧效果。填充量也由过去的40%上限增加到60%～70%。无机刚性粒子增强增韧PP技术研究院成功克服了PP改性不能同时增强又增韧的传统思想，为PP塑料的工程开辟了又一新的途径。清华大学于建等研究了高填充PP/ CaC03复合材料，将CaC03用烷基羧酸盐和助偶联剂进行处理，即使在50%～60%的高填充量下，也能使PP的韧性提高一倍左右。
BaSO4表面处理时对BaSO4/PP复合体系冲击强度的影响。当BaSO4在PP中具有好的分散性，他们选择了适宜的偶联剂和分散剂对BaSO4粉进行表面处理和预分散。通过扫描电镜照片作者发现：未经表面处理的BaSO4与PP共混后相界面非常清晰，说明它们之间相界面的粘接力差，在外力作用下，很可能在相界面处发生破裂；经表面处理过的BaSO4/PP工混材料，其相界面模糊不清，表面处理剂在基体与填料之间形成一个弹性过渡层（界面带），可有效传递和松弛界面上的应力，更好地吸收与分散外界冲击能，结果将有益于改善复合材料的冲击强度。
3、有机/无机纳米材料增韧
纳粮站材料是20世纪80年代刚刚发展起来的新材料，也是21世纪最有前途的新材料，受到了人们的广泛关注，无机纳米粒子由于表面缺陷少、非配对原子多、比表面积大，通过粒子效应可以PP的结晶行为、结晶结构以及界面区域聚丙烯的力学行为，从而达到即增强又增韧的目的。
通过对纳米级CaC03粒子进行表面预处理和熔融共混工艺制备了PP/纳米CaC03复合材料。研究表明：经过适当表面处理的纳米CaC03粒子可以通过熔融共混法均匀PP中，通过扫描电镜照片观察到粒子与基体界面结合良好，纳米CaC03粒子在低于10%用量时即可使PP缺口冲击强度提高3～4倍，同时基体保持其拉伸强度和风度；研究发现纳米CaC03对PP的β晶结晶过程有比较大的诱导作用，提高了β晶的含量，改善了PP的韧性；同时纳米粒子在复合材料受到冲击时诱导基体发生屈服形变，使复合材料的断裂机理电耗能少的空洞化—银纹方式向耗能多的剪切屈服方式转变，从而实现了PP的增韧。
采用直接注射制备PP/纳米蒙脱土复合材料的研究。结果表明：蒙脱土可以在插层剂存在的条件下被插层，由于插层剂对有机蒙脱土有着强烈的溶剂作用，可在一定条件下以较快速度向蒙脱土中硅酸盐层片之间扩散，使层间距增大。插层剂虽不能使非极性的PP分子本身对蒙脱土产生插层作用，但有助于使其易于分散在蒙脱土颗粒之间，使PP/蒙脱土复合体系中作为复合分散相的蒙脱土形成两种结构层次。
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