聚丙烯的增韧改性.docx

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1、聚丙烯的增韧改性技术综述摘要：本文阐述了聚丙烯（PP）的增韧改性，重点介绍了聚丙烯增韧改性的方法和成果，并对聚丙烯增韧改性历史和聚丙烯其他改性做了简介，归纳总结了聚丙烯增韧改性的未来发展方向。关键词：聚丙烯；增韧改性；改性方法；改性成果1引言聚丙烯(PP)具有比重小、耐热性好、耐腐蚀性好、成型加工容易、力学性能优异且原料来源丰富、价格低廉等优点，所以它在全世界范围内被大量生产和使用，成为仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。但同时聚丙烯的一些缺点也限制了其在各行各业中的应用。强度不高、易老化、易燃、韧性差、耐寒性差、低温易脆断、成型收缩率大、抗蠕变性能差、制品尺寸稳

2、定性差等缺陷降低了它在生产中的使用率【1】。因此，对聚丙烯进行改性以期得到更好更适用于使用要求的改性聚丙烯成为了聚丙烯工业发展的重要领域；而在此篇文章中，主要阐述的是聚丙烯的增韧改性，这也是聚丙烯改性中十分重要的一个分支。2发展历史1962年，美国开始工业规模化生产丙烯和乙烯的嵌段共聚物，即聚丙烯的共聚改性，这是聚丙烯增韧改性工业化生产的开始；20世纪70年代中期，乙丙共聚技术普遍推广，不再局限于个别工业发达国家；1992年，中国盘锦乙烯工业公司与中科院化学研究所合作成功生产出了高韧性共聚聚丙烯，是中国聚丙烯增韧改性的重大进步【2】;此后，聚丙烯增韧改性技术

3、不断增多和优化，共聚改性、共混改性得到发展；而在最近，纳米粒子增韧改性是最新的研究发展方向。3改性方法3.1PP韧性差的原因PP分子链中存在甲基，使分子链柔顺性下降，由此结晶度高、晶粒粗大，近而表现出成型收缩率大，脆性高，韧性差等缺陷。3.2PP增韧机理目前大多研究者采用DrWu的剪切带屈服理论。即在拉伸应力作用下，高聚物中某些薄弱部位由于应力集中而产生空化条纹状形变区，材料由此产生了银纹，它可以进一步发展为裂纹，所以它常是聚合物破裂的开端。但是形成银纹要消耗大量的热量，若银纹能被适当地终止而不致发展成裂纹，那么它反而可延迟聚合物的破裂，提高聚合物的韧性【3

4、】。增韧也就是为了防止银纹变成裂纹，使聚合物不易破裂。3.3PP改性方法PP的增韧改性方法主要有共聚改性、共混改性及添加成核剂等。3.3.1共聚改性（化学改性）共聚改性主要分为以下三类【4】：无规共聚改性，即采用生产等规PP的工艺路线和方法，使丙烯和乙烯的混合气体进行共聚；嵌段共聚改性，工业主要生产末端嵌段共聚物以及PP、聚乙烯、末端嵌段共聚物三者的混合物；接枝共聚改性，在PP主链的某些原子上接枝化学结构与主链不同的大分子链段。3.3.2共混改性（物理改性）通过PP与其他聚合物共混，使其他聚合物填入PP中较大的球晶内，改善其韧性和低温脆性。这种方法有比较明显

5、的特点特点，耗资少并且生产周期短【5】。PP共混增韧方法主要有4类【3】：①与橡胶或热塑性弹性体共混增韧；②与其他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。3.3.3添加成核剂等规立构PP是一种典型的结晶聚合物，具有α、β、γ、δ和拟六方态五中晶型。β晶型的拉伸屈服强度和拉伸弹性模量较低，常用添加β晶型成核剂来提高β晶型含量。常用的β晶型成核剂有喹吖啶酮红染料、庚二酸/硬脂酸钙复合物、低熔点金属粉末（锡粉、锡铅合金粉）、超氧氧化钇等【4】。4部分改性成果4.1共聚增韧改性与等规PP相比，无规共聚PP结晶度和熔点低，较柔软，透明，温度低

6、于0℃时仍具有良好的冲击强度。无规共聚PP主要用于生产透明度和冲击强度好的薄膜、中空吹塑和注塑制品。嵌段共聚PP既有较好的刚性，又有好的低温韧性，其韧性效果比无规共聚PP好。用途主要为制造大型容器、周转箱等。PP接枝共聚物经常用作PP与其他聚合物或无机填料之间的增容剂，单独做塑料的例子几乎没有。4.2共混增韧改性常见的PP共混增韧体系有PP/乙丙共聚物、PP/BR共混体系、PP/SBS共混体系、PP/POE共混体系等。各种增韧剂对PP的增韧作用【3】是通过掺入各种含有柔性高分子链的橡胶或弹性体，来大幅度提高PP的冲击强度，改善其低温韧性。常见的传统的PP增韧

7、剂有三元乙丙橡胶（EPDM）、二元乙丙橡胶（EPR）、苯乙烯与丁二烯类热塑性弹性体（SBS）、顺丁橡胶（BR）、丁苯橡胶（SBR）等，其中以EPDM或EPR效果最好【6】。下表是几种共混增韧剂改性后聚丙烯的物理性质，也可看出EPDM和EPR增韧效果很好。性能纯PPSBSEPREPDM质量分数/%10012.512.57.2屈服强度/MPa32.829.928.729.2断裂强度/MPa11.334.729.334.7断裂伸长率/%300684744768冲击强度（落锤0℃）/(J•m-2)<120.62530此外范吉昌等【7】研究了聚烯烃热塑性弹性体（POE

8、）在聚丙烯改性中的应用，发现其质量分数在15%时就能