聚丙烯(PP)增韌改性的研究進展

1、聚丙烯(PP)增韌改性的研究進展 摘 要系統(tǒng)論述近年國內(nèi)外關(guān)于聚丙烯（PP）增韌改性的研究進展，介紹橡膠或彈性體、熱塑性塑料、成核劑以及剛性粒子協(xié)同彈性體對PP增韌改性的研究。 關(guān)鍵詞聚丙烯；增韌；彈性體；熱塑性塑料；成核劑；協(xié)同增韌 中圖分類號：TM215.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）09-0311-01 前言 聚丙烯是五大通用塑料之一，其產(chǎn)量僅次于聚乙烯、聚氯乙烯塑料，與其他的通用的熱塑性塑料相比，聚丙烯塑料的密度小，力學性能優(yōu)良，電絕緣性好，而且還易于加工，價格低廉，因此被廣泛應用于機械，化工，電力和運輸?shù)阮I(lǐng)域。但PP存在低溫韌性差、成型收縮率大、缺口沖擊

2、強度低等缺點。為改善PP性能上的不足，國內(nèi)外對PP的改性尤其是PP增韌改性進行了大量的研究，并取得較好的進展。聚丙烯（PP）增韌改性可通過化學改性和物理改性實現(xiàn)，化學改性的增韌效果好，但限制條件較多；與之相比，物理改性具有收效快、操作簡單等特點。本文將重點論述近年關(guān)于聚丙烯（PP）物理增韌改性的研究進展，介紹橡膠或彈性體、熱塑性塑料、成核劑以及剛性粒子協(xié)同彈性體增韌對PP的改性研究。 1.橡膠或彈性體增韌改性PP 在PP中加入橡膠或彈性體是PP常用的增韌方法，加入適量的橡膠或彈性體后，PP的抗沖擊性能能得到較大幅度的提高。其主要增韌原理是“銀紋-剪切帶”理論、“多重銀紋”理論及兩者共同作用。其

3、增韌過程為：橡膠或彈性體以分散相的形式分散于集體樹脂中，當材料受到外力作用時，彈性體粒子成為應力集中點，在拉伸、壓縮等作用下發(fā)生形變，產(chǎn)生大量銀紋和剪切帶而消耗能量；銀紋、剪切帶和彈性體粒子相互作用又可以終止銀紋、剪切帶進一步轉(zhuǎn)化為破壞性裂紋，使材料?g性明顯提高1。 1.1 橡膠增韌PP 用于PP增韌的橡膠主要有：三元乙丙橡膠（EPDM）、二元乙丙橡膠（EPR）、順丁橡膠、異丁橡膠等。EPDM、EPR是PP常用的增韌劑，與PP的相容性好，具有高彈性和優(yōu)異的耐低溫性能，可明顯改善PP的低溫沖擊性能。 李蘊能等2研究了乙丙橡膠/PP共混改性的性能，通過實驗發(fā)現(xiàn)，乙丙橡膠能有效提高PP的沖擊性能，

4、在相同橡膠含量下EPR的增韌效果比EPDM好，且當橡膠含量為30%時，PP沖擊性能達到最大值；EPR的結(jié)晶度越低，對PP的增韌效果越好。 1.2 彈性體增韌PP 用于PP增韌的熱塑性彈性體主要有聚烯烴彈性體（POE）、TPV、SBS等。由于其溶解度參數(shù)以及粘度與PP相近，所以增韌PP的效果最好。 采用茂金屬催化的聚烯烴類彈性體（POE），其結(jié)構(gòu)中結(jié)晶的乙烯鏈段為交聯(lián)點，承受負荷，非晶段的乙烯、鋅烯具有良好的高彈性。POE與PP的相容性非常好，增韌效果顯著。周琦等3研究了POE對聚丙烯增韌改性的性能。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著PIE含量的增加共混物的沖擊強度、斷裂伸長率明顯提高，添加量為10%時，共混物達到

5、脆韌轉(zhuǎn)化點；添加量達到15%時，沖擊強度顯著提高。 2.熱塑性塑料增韌PP 增韌PP的熱塑性塑料分為柔性聚合物（如LDPE、LLDPE、HDPE等）、剛性聚合物（如聚碳酸酯、尼龍等）及超高分子量聚乙烯。柔性聚合物的增韌機理與彈性體增韌相似，增韌效果比彈性體差；剛性聚合物的增韌機理主要是“冷拉”機理，玻璃態(tài)的剛性聚合物在冷拉形變時吸收大量的能量，從而使材料的韌性提高。某些樹脂與PP相容性不好，需要添加一些助劑或相容劑才能獲得較好的增韌效果。一般相容劑多為馬來酸酐接枝PP或PE，添加量一般為5%-10%。高俊剛等4研究了PE/PP共混的力學性能，發(fā)現(xiàn)PE添加量達到25%-40%時，共混物具有良好的

6、韌性和機械強度。 3.成核劑增韌PP PP具有、和擬六方態(tài)5種晶型，其中和晶型最常見。與晶相比，晶PP具有較好的室溫和低溫沖擊性能。一般成型條件下，PP主要形成晶型，晶型為亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，形成條件荷刻，目前添加成核劑是得到高晶型含量PP的最有效方法，成核效果較好的是酰胺類成核劑和稀土類成核劑。 張世鑫等5研究了酰胺類成核劑對嵌段聚丙烯（PP-B）的成結(jié)果表明核作用和力學性能的影響。研究表明，TMB-5和N，N-二環(huán)己基對苯二甲酰胺DCHT對PP-B有顯著的成核作用，且都能明顯地提高PP-B的力學性能。當TMB-5和DCHT添加質(zhì)量分數(shù)分別為0.10%和0.05%時，其晶型相對含量都超過了60%，常

7、溫缺口沖擊強度提高了100%，-15的缺口沖擊強度提高了50%，拉伸強度提高了60%，斷裂伸長率提高了55%。 4.納米剛性粒子、彈性體協(xié)同增韌PP 剛性粒子能保持PP較高的拉伸強度同時提高其的剛性，但對PP增韌效果有限；彈性體對PP具有較好的增韌效果，但明顯降低PP的拉伸強度和剛性。將剛性粒子和彈性體與PP復合，得到良好的增韌效果同時較好保持PP的剛性和拉伸強度。 解磊等6研究了PP/POE/納米CaCO3復合材料的力學性能。研究發(fā)現(xiàn)納米CaCO3與彈性體POE具有協(xié)同增韌作用，當POE用量為10份，不含納米CaCO3的缺口沖擊強度為13.6kJ/m2，含4份納米CaCO3的缺口沖擊強度為4

8、7.2kJ/m2，提高247%。 5.結(jié)語 目前對PP增韌技術(shù)的研究正處于高速發(fā)展時期，并取得一系列成果。在眾多增韌改性方法中，物理改性具有成本低，見效快等特點，成為最常用的增韌方法?；瘜W改性雖然能獲得穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，但對技術(shù)要求高、成本大使其發(fā)展緩慢。今后關(guān)于PP增韌改性可以將物理改性和化學改性結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高PP韌性。所以PP的增韌改性 研究還有很大的潛力有待發(fā)展。 參考文獻 1 李躍文，羅承友.聚丙烯增韌改性的方法及機理J.工程塑料應用200735（10）：69-72. 2 李蘊能，孟麗萍，等.聚丙烯共混改性的研究進展J.工程塑料應用，1996，24（3）：51-54. 3 周琦，王勇，等.POE與EPDM對聚丙烯增韌改性研究J.彈性體，2007，17（4）：44-47. 4 高俊剛，王東，等.PE彈性體/PP共混物的流變行為與力學性能J.塑料工業(yè)，2003，31（3