聚丙烯增韧改性研究的最新进展

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1、万方数据第1期(总第135期)2000一02塑料科技PIASnCSSCI．＆TECHN010GY4l聚丙烯增韧改性研究的最新进展孟季茹梁国正赵磊秦华字(西北工业大学化学工程系，陕西西安710072)摘要聚丙烯作为重要的通用塑料品种，其增韧改性是人们研究的重点。本文主要论述当前人们研究较多的四种增韧方法：橡胶或弹性体共混增韧、其它有机聚合物共混增韧、无机刚性粒子增韧、有机／无机纳米材料增韧。1前言关键词聚丙烯增韧橡胶或热塑性弹性体无机刚性粒子聚丙烯(PP)作为一种通用塑料，原料来源丰富、价格低廉，与其它通用塑料相比，具有较好的综合性能，比如：相对密度小，加工性能优良，屈服强度、拉伸强度及弹性模

2、量均较高，电绝缘性良好，耐应力龟裂及耐化学药品性较佳等；其制品无毒无味、光泽性好，因而被广泛应用于汽车、电器、日用品及家具、包装等各个领域。但PP成型收缩率大、脆性高，缺口冲击强度低，特别是在低温时尤为严重，这就大大限制了PP的进一步推广应用。为此，国内外对PP的增韧增强改性进行了广泛而深人的研究，并取得了一系列的成果。PP增韧改性有共聚改性¨、21、共混改性与添加成核剂等，但人们普遍认为形成宏观均相、微观两相结构是得到良好增韧效果的必要条件，因而近年来共混改性(特别是在共聚基础上的共混改性)和填充增韧改性成为研究的重点，所涉及的方法主要有四类【3]：①与橡胶或热塑性弹性体共混增韧；②与其它

3、有机聚合物共混增韧；③无机刚性粒子增韧；④有机／无机纳米材料增韧。2橡胶或热塑，

4、生弹性增韧橡胶或热塑性弹性体与聚合物共混增韧是目前研究的较多、增韧效果也最为明显的一类方法。关于其增韧PP的机理，普遍为人们所接受的主要是银纹一剪切带屈服理论，对该理论的研究已较为成熟，在此就不再赘述。本文主要讨论几种橡胶或热塑性弹性增韧PP的体系。收稿日期1999一lO—142．1PP／乙．丙共聚物由于EPR与PP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EPR属于橡胶类，具有高弹性和良好的低温性能(脆化温度可达一60℃以下)，因此EPR是PP较好的增韧改性剂。但是，一般情况下等规聚丙

5、烯与EPR的相容性依然存在问题H1，它们的共混物具有多相的形态结构。在相同的共混工艺条件下，组成比及不同聚合物组分的熔融粘度差决定着此共混物的形态。当PP与EPR具有相近的熔融粘度时，所制共混物的形态结构较均匀；当各组分熔融粘度不同，若EPR粘度低于PP，则EPR可以被很好地分散，相反，若EPR粘度高于PP，则EPR的相畴粗大，且基本呈球形。在PP／EPR共混比例为60／40～40／60范围出现相转变，即在此范围内，两组分均为连续相。用EPR与PP共混可以改善PP的冲击性能、低温脆性。当EPR含量为20％时，PP／EPR常温缺口冲击强度比纯PP高10倍左右，脆化温度比纯PP下降4倍之多”1；

6、但PⅣEPR体系的拉伸强度、屈服伸长率、拉伸断裂强度、断裂伸长率、邵氏硬度、变曲弹性模量、维卡软化温度及脆化温度均有不同程度的下降。且此共混物的耐老化性能有所下降，因而常用EPDM代替EPR来改善其耐老化性能。EPDM对PP的增韧与EPR相似，随着PP含量的增加，体系的悬臂梁冲击强度有较大提高。当EPDM含量为20％时，PP／EPDM的缺口冲击强度比纯PP高4倍左右，耐低温性能也有所改善瞪l。杨军等认为：影响弹性体／PP体系断裂韧性的因素有内因和外因两方面№J，其中内因包括基材分子量、界面粘结、弹性体粒子粒径及分布、粒间距、弹性体粒万方数据42孟季茹等聚丙烯增韧改性研究的最新进展子形态及品种

7、的差异等；外部因素包括样品尺寸、缺口的几何尺寸、试验的速度和温度、加工过程中的热历程及退火、老化等。李蕴能等№1研究了乙丙橡胶／PP共混组分对PP性能的影响，得出以下结论：在相同的橡胶含量下，增韧共聚聚丙烯的效果远优于增韧均聚聚丙烯的效果：增韧效果与橡胶的种类有关，通常情况下，其中EPR的增韧效果优于EPDM，见图3。图l为不同结晶状态的E职含量对PP增韧效果的影响，从图中可以看出，当橡胶含量为30％左右时的增韧效果最好。图2为不同结晶度的EPR对PP增韧效果的影响，可以看出，结晶度越低，其增韧效果越好。图1不同结晶态的Ⅱ)R中橡胶含量对PP增韧的影响^目＼0瑙慧怊是眯龊哟图2不同结晶度的Ⅱ

8、'R对PP增韧的影响李蕴能等指出：弹性体在基体中的分散状态除了自身的种类、结构状态有关外，主要还取决于共混工艺条件。由于EPDM或EPR的切变粘度对温度的依赖性很小，而PP是一种半结晶型高分子，在熔点附近表现切变粘度会随着温度而产生突变。增韧相与基体的表观切变粘度的比值越小越好，最好为1，即在等粘度的加工条件下方可获得理想的分散效果。弹性体颗粒粒径的分布亦有很大的影响。在弹性体增韧塑料的过程中，大粒径的颗粒对