聚丙烯物理改性的研究探讨

周刚 ZHOU Gang；李红伶 LI Hong-ling；段丽妙 DUAN Li-miao

（大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司，多伦 027300）

（Inner Mongolia Datang Duolun Coal Chemical Co.，Ltd.，Duolun 027300，China）

摘要： 综述了聚丙烯物理改性的方法，并对共混改性、填充改性、混杂复合改性进行了比较。共混改性与填充改性虽可以改善聚丙烯的某一性能，如强度、韧性等，但对其他方面的提升有限，甚至使其他性能急剧下降。混杂复合改性中，聚丙烯与多种无机填料粒子、有机物复合，可以在明显提升某些性能的同时，维持其他性能稳定，甚至得到一定程度的提升，拓宽了聚丙烯的应用范围。

Abstract： This paper summarizes the methods of physical modification of polypropylene and compares with blending, filling, and the hybrid modification. Blending and filling modification can improve a performance of modified polypropylene, such as the strength, toughness, but the promotion of other aspects is limited, and even other performance will be degraded sharply. In hybrid Modification polypropylene with a variety of inorganic filler particles and organic matter composite can significantly improve a certain performance, at the same time, maintain stable of other performance, and even upgrade the performance to some extent, which widens the scope of application of polypropylene.

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关键词 ： 聚丙烯；共混改性；填充改性；混杂复合改性

Key words： polypropylene；blending modification；filling modification；hybrid modification

中图分类号：TQ050.4+3 文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2015）02-0310-02

0 引言

聚丙烯是一种通用型树脂，其产量大，用量也大。丙烯单体的来源丰富，聚合工艺相对简单，具有优异的性能，适合大多数产品的制造和生产，广泛的用于包装、纺织、电子等领域[1]。但聚丙烯也有诸多的缺点，如低温韧性差、刚性较低、缺口敏感性很大、易开裂、耐候性差等，这在一定程度上限制了PP的生产和应用。近年来，如何按照PP自身特性、PP产品的用途及性能指标特点对PP进行改性，改善PP的力学性能、加工性能，降低产品的工业成本，使PP材料能够实现专用化、功能化，充分利用PP的优势占领更多的应用领域，吸引了大量的国内外学者的研究兴趣[2-3]。聚丙烯的改性方法主要有物理改性与化学改性两种方法，其中聚丙烯的物理改性的设计灵活、生产工艺简单易行、生产周期短、投资成本低，适于工业生产。物理改性的方法按照主要包括填充改性、共混改性及混杂复合等。

1 填充改性

填充改性是在PP的加工过程中，将一定量无机填料加入到PP基体中，在降低材料成本的同时，改善材料某些性能。由于无机填料颗粒阻碍了PP链段的运动，影响了PP的晶型、结晶度、分子链间的作用力等，最终导致复合材料的宏观性能发生改变。郑水林等用双螺杆挤出机制备了PP/硅灰石复合材料，并研究了复合材料的性能，研究结果表明，当硅灰石与PP的质量比为2：3时，复合材料的拉伸强度与弯曲强度均远远高于纯PP。郑玉婴等制备了PP/高岭土复合材料并研究了其力学性能。当复合材料中改性高岭土与聚丙烯的马来酸酐接枝物的质量分别为PP的10%与6%时，复合材料的缺口冲击强度变化不大，但拉伸强度提高了10.6%，热变形温度提高了18℃。

用于聚丙烯填充改性的填料的种类很多，每种填充粒子都有其自身的特性，如高岭土是片状结构，硅灰石是针状的，这使得复合材料具有不同的性能。表1列出了不同矿物填充改性聚丙烯的性能。

2 共混改性

共混是利用挤出机等将两种或两种以上的高分子材料混合，以此制得兼具几种高分子材料的性能或某种突出性能的合金。共混可以明显改善PP的低温脆性、透明性、抗静电性及着色性，共混改性的发展十分迅速。不同种类的橡胶与PP共混，形成的复合材料的性能存在较大的不同。黄英等制备并研究了PP与EPDM的合金。张志洪和李海东分别采用熔融共混法制备了PP/EPDM复合材料。研究发现：随着EPDM含量的增加，复合材料的拉伸强度逐渐减小，但其冲击强度却呈显著的上升趋势。当EPDM含量为25份时，复合材料冲击强度比纯PP增大了6倍，并且随这EPDM含量的增加，复合材料的维卡软化温度降低，流动性变差。同时李海东的研究还表明，在温度和组分很广泛的范围内，复合材料的韧性测定能够正常进行，通过增加EPDM的含量以及温度，均能使复合材料的抗冲击性能得到提升。

3 混杂复合改性

单独地使一种填料与PP混合制备的复合材料往往只能提升PP某些方面的性能，而对其他方面的改善有限，甚至是顾此失彼，如无机刚性粒子填充PP，虽然可以降低材料成本，对PP增强增韧的提升幅度有限，甚至使其韧性降低；而单纯的用弹性体与PP共混，弹性体用量大，材料成本上升，虽然能够很好地提升PP的韧性，但也导致了PP的强度的下降。所以，近年来有关学者在用无机刚性粒子填充改性PP的同时，向复合材料体系中加入一定量的弹性体，构成性价比较高的PP/弹性体/无机刚性粒子三元复合材料，甚至是多种无机填料粒子与有机物同时与PP共混，以期达到某些特殊的材料的性能指标，如保险杠、工程塑料等，这种改性方法被称为混杂复合改性。

闫礼成等用熔融共混的方法制备了PP/POE/硅灰石复合材料，并研究了硅灰石与POE对PP力学与热力学性能的影响。结果表明POE可以明显改善材料的韧性，提高冲击强度；硅灰石增强作用明显，拉伸强度明显升高。复合材料体系中，在POE与硅灰石协同作用下，材料的结晶温度升高，熔点降低。王珂等制备了PP/POE/BaSO4复合材料，病研究了POE与BaSO4对材性能的影响。研究发现，POE与BaSO4的复合使用，使材料的强度与韧性同时得到了明显提高。当POE直接加入复合体系中时，POE与BaSO4易以相互分离的形式发散在PP基体中，强度与韧性的提高幅度有限；当POE接枝马来酸酐后，BaSO4进入POE粒子内，形成核壳结构，材料的强度与韧性提高幅度较大。苏峰华等利用双螺杆挤出机制备了PP/POE/高岭土复合材料，并研究了其力学和热力学性能。结构表明：高岭土可明显提升PP/POE共混物的杨氏模量，使复合材料的杨氏模量明显高于纯PP的；添加高岭土后，PP/POE二元复合材料的冲击强度进一步增大，复合材料的冲击强度在高岭土量达到10份时升至最大值；高岭土在PP/POE/高岭土三元体系中促进了PP的异相成核，致使体系的结晶温度升高，结晶速度增大；此外，高岭土也改善了PP基体的耐热性，提升了PP基体融融温度。

4 结语

经过科研工作者的不懈努力，PP物理改性技术得到了蓬勃发展。从PP与单一填料或有机填充物的共混或填充改性，发展到PP与多种无机填料粒子、有机物的混杂改性，科研工作者们依据PP、无机填料粒子及有机填充物各自的特性，选择其中的几种加入到PP基体中，不仅提高了材料的性价比，也使得PP复合材料向着专业化、工业化的方向发展，拓宽了PP的应用领域。

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参考文献：

[1]Cao Xianwu, Zheng Zicong, Xie Ying, et al. The effect of polypropylene/polyamide 66 blending modification on melt strength and rheologic behaviors of polypropylene[J]. Polymer Bulletin. 2010, 64(2): 197-207.

[2]王珂，徐布衣，曾汉民.PP/POE/BaSO4三相复合体系的形态控制和力学性能的研究[J].高分子材料科学与工程，2002，18（2）：165-167.

[3]苏峰华，黄汉雄，邹余敏.PP/POE/高岭土三元复合材料的力学及热性能[J].高分子材料科学与工程，2009，25（10）：94-97.