PP共混改性综述

北京化工大学高分子材料改性原理及技术论文论文题目:PP共混改性的概述提交论文时间：2018年 12月5日目录第二章PP的共混改性 (4)1.改进PP耐低温冲击性 (4)1.1 PP／EPR、PP／EPDM (5)1.2 PP／SBS (5)1.3 PP／POE (6)1.4 PP／POE／PE (7)2.改进PP透明性 (9)2.1基体树脂的选用 (9)2.2成核剂的选用 (10)2.3成核剂用量的确定 (10)2.4其他助剂对透明性的影响 (11)2.5挤出工艺温度的影响 (11)2.6聚丙烯透明改性后的典型性能分析 (12)3. 改进PP着色性 (12)3.1工艺路线确定 (12)3.2结果与讨论 (13)4. 改进PP亲水性 (13)4.1 亲水助剂 (14)4.2 共混体系相容性 (14)4.3 其它工艺条件 (15)4.4 共混对聚丙烯其它性能的影响 (15)5. 改进PP抗静电性 (15)5.1实验试剂 (16)5.2核一壳结构聚苯胺粉末的制备 (16)5.3聚丙烯／聚苯胺复合材料的制备 (16)5.4测试 (16)5.5 结果与讨论 (16)参考文献 (17)第二章PP的共混改性聚丙烯 ( PP)是由丙烯聚合而得到的高分子化合物。

由于其原料丰富, 合成工艺比较简单, 与其他通用热塑性塑料相比, PP 具有相对密度小、价格低, 并有突出的耐应力、开裂性和耐磨性, 近年来发展迅速。

它是通用热塑性塑料中增长最快的品种, 在经济建设和人民生活中的地位日益重要, 成为塑料中产量增长最快的品种, 但聚丙烯也存在低温脆性、机械强度和硬度较低、成型收缩率大、易老化、耐温性差等缺点。

为了长期使用并扩大应用范围, 需对聚丙烯塑料进行改性。

PP改性的主要方法有化学法（共聚、交联、接枝）和物理法（填充和共混）。

国外对接枝等化学改性法研究较多，而且总的来说，化学改性法难度大，对经济技术等要求较高，所生产的树脂牌号较少，满足不了工业上对材料的高抗冲需求，而共混法工艺简单，经济实用，有很好的发展前景。

PP（聚丙烯）的共混改性是指用其他塑料、橡胶、极性物质或热塑性弹性体与聚丙烯共混，以此改善聚丙烯的韧性、亲水性和低温脆性等性能。

因此本文按照对聚丙烯共混改性的主要作用进行分类整理。

1.改进PP耐低温冲击性改进耐低温冲击性：用其他塑料、橡胶或热塑性弹性体混入PP中较大的晶球内，以此改善PP的韧性和低温脆性。

按共混物组成可分为塑一塑共混及橡一塑共混体系。

其中较常见的是PP／高密度聚乙烯( HDPE)、PP／低密度聚乙烯（LDPE)、PP／尼龙等体系。

常用的橡胶增韧PP体系有PP／EPR(乙丙橡胶)、PP／EPDM(三元乙丙橡胶)、PP／SBS(苯乙烯一丁二烯.苯乙烯热塑性弹性体)、PP／BR( 顺丁橡胶)和PP／POE（乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体）等。

PP还可采用三元共混体系，此时某些共混改性剂对改善PP的脆化温度有协同效应，即三元共混体系的抗冲击性能及其他各项力学性能均优于二元体系。

1.1 PP／EPR、PP／EPDM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。

EPR属于橡胶类，具有高弹性和良好的低温性能(脆化温度可达一6 0度以下)。

两者的共混既能分为两相，又有一定的亲和性而无宏观剥离现象，因此EPR是PP较好的增韧改性剂。

用EPR与PP共混可改善PP的冲击性能、低温脆性当EPR质量分数为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．但PP／EPR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下降。

因而常用EPDM代替EPR来改善其耐老化性能。

PP与三元乙丙橡胶( EPDM)共混，制成的共混物是当前弹性共混物的重要品种，这种共混物经动态硫化，制得的共混物，具有良好的物理力学性能和化学性能。

EPDM／PP热塑性弹性共混物进行动态硫化的硫化体系可采用硫磺体系或有机过氧化物体系或酚醛树脂体系，它们对EPDM／PP共混物都具有良好的硫化效果EPDM／PP共混物制备工艺过程是将EPDM与PP共混，在共混过程完成共混物的动态硫化作用。

具体的可将共混物的共混及动态硫化过程分成2种方式，一是共混物在共混过程同时完成动态硫化作用，二是先对EPDM胶进行动态硫化作用，制成硫化的EPDM，它再与PP共混，制成共混物。

实践表明，共混物的2种共混方法对硫化共混物的物理力学性能无大影响。

为了使生产工艺方便，多采用共混后动态硫化方法。

1.2 PP／SBSSBS是丁二烯-苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物，是一种兼具硫化橡胶和热塑性塑料性能的热塑性弹性体。

SBS具有良好的耐低温性、透气性、抗湿滑性、高强力、高弹性等特点。

SBS与PP共混改性，能显著提高PP高低温冲击强度。

湖北工学院化工系采用SBS为相容剂、HDPE为补强相容剂与国产本体法PP 粉料进行共混改性。

并用偏光、相差显微镜和差示扫描量热法(DSC)观察共混物连续相、分散相的亚微观结构，分析共混效果，筛选实验配方。

结果表明，二元共混物中球晶的分散程度和均匀性都差，SBS在基体中的分散效果亦不佳。

在三元共混物中，由于HDPE的加入，使共混体系的界面相互渗透，促使SBS颗粒表面张力和破碎能降低，使SBS颗粒细化、分散均匀，显著增加了Si t s分散相的有效体积。

同时，HDPE的加入。

能使PP球晶细化，改善了PP的结晶形态，起到了与SBS相似的增韧作用，减少了SBS的用量，从而提高了共混物的综合性能。

适量的PP／SBS／HDPE配比。

采用二阶共混(即先制母料)工艺，使共混物分散均匀，其冲击强度比纯PP可提高7.5倍，并具有良好的成型加工性。

刘南安、陈桂兰等发现：体系PP／EPDM／SBS的韧性明显优于PP／EPDM和PP／SBS二元体系，他也归因于三者的协同效应。

刘南安还发现，这三元共混体系中双组份增韧剂不等比时表现出不同的协同效应，与等比体系相比，有更高的冲击强度和断裂伸长率。

1.3 PP／POE聚烯烃弹性体POE中辛烯单体含量通常大于20％。

其中聚乙烯段结晶区(树脂相)起物理交联点的作用，一定量辛烯的引入削弱了聚乙烯段结晶，形成了呈现橡胶弹性的无定形区(橡胶相)。

与传统聚合方法制备的聚合物相比，一方面它有很窄的相对分子质量和短链分布，因而具有优异的物理机械性能，如高弹性、高伸长率和良好的低温性能。

又由于其分子链是饱和的，所含叔碳原子相对较少，因而又具有优异的耐热老化和抗紫外性能。

窄的相对分子质量分布使材料在注射和挤出加工过程中不易产生翘曲。

另一方面，CGC技术还可有控制地在聚合物骨架上嵌人辛烯长链支化结构，从而改善聚合物加工时的流变性能，又可使材料的透明度提高。

PP／POE共混物的相结构属于“海一岛”结构，海相(连续相)为PP，岛相(分散相)为POE。

遵循橡塑共混原理，共混物中分散相的粒径大小对共混物的性能影响很大，在最佳粒径范围内，粒径小时对共混物的物理性能有较好的贡献。

POE的粒径比EPDM小，且尺寸较均匀。

塑料共混弹性体有几种增韧机理，POE对PP增韧改性符合银纹一剪切带机理：脆性基体内加入弹性体后，在外来冲击力作用下，弹性体可引发大量银纹，而基体则产生剪切屈服，主要靠银纹、剪切带吸收能量。

具体过程为：产生银纹进一步发展并将终止于另一弹性体或剪切带；同时银纹与银纹、银纹与剪切带之间相互作用；如银纹与银纹相遇时，会使银纹转向或支化；银纹前峰处的应力集中，可以诱发新的剪切带。

所有这些作用，都会大大缓解材料的冲击破坏过程，并增加破坏过程的能量，从而提高材料韧性。

由增韧理论可知，添加相同质量的POE弹性体粒子粒径越小(平均粒径0.41 um) ，分布越均匀，其作为应力集中点时就能引发更多的银纹，消耗大量的能量；大量银纹之间相互干扰，降低了银纹端的应力，阻碍了银纹的进一步扩展，能有效中止银纹。

从断裂机理分析，POE 的侧链在分子间起到一种缠结、缓冲减少银纹因受力发展成裂纹的作用。

1.4 PP／POE／PE聚烯烃弹性体（POE）与上述传统的增韧材料相比，对PP的增韧改性效果则更为显著，尤其是三元共混体系下尤为突出。

以下以配比合适的均聚PP和共聚PP为基体树脂，以POE为主增韧剂，在保证共混材料刚性、冲击强度较高的前提下加入少量PE作为辅助增韧剂，以减少POE的用量，降低成本。

(1)POE含量对均聚PP性能的影响：均聚PP加入POE进行增韧时，对均聚PP的性能影响见表1。

由表1可以看出，POE对于均聚PP增韧效果完全符合增韧理论。

熔体流动速率、屈服拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量均随着增韧剂POE含量的增加而下降，而缺口冲击强度随着增韧剂POE含量的增加而提高，只有断裂伸长率未发生变化。

造成这种现象的原因可能是POE本身较小的内聚能和其长的侧已基在分子间起的连结、缓冲，减小银纹因受力发展成裂纹的综合结果。

均聚PP 共混物的脆韧转变点在POE含量为25%左右，同时不难看出，随着体系冲击强度的提高，共混材料的刚性也下降较显著，相对材料成本很高。

(2)共聚PP对均聚PP/POE性能的影响为在提高PP冲击强度的同时保证共混材料具有一定的刚性，并充分考虑共混体系的材料成本以及加工性能，将共聚PP加入到共混体系中，把POE的质量分数定为16不变，然后逐渐加入不同质量分数的共聚PP，最终选出均聚PP与共聚PP的配合比。

所得共混体系的性能见表2。

由表2可以看出，共混体系随着共聚PP 的含量增加，体系的冲击强度得到改善，是同等质量分数POE增韧均聚PP的几倍，在得到同样冲击强度的共混材料时，完全可以降低POE的加入量，从而达到降低成本的目的，同时3共混材料的弯曲强度和弯曲模量等刚性指标还得到了一定的保证，这说明共聚PP 是一种很好的相容剂，也是一种良好的增韧剂。

有关研究结果表明：POE对不同的PP共混物进行增韧时，都易得到粒径较小的分散相和较窄的粒径分布，平均粒径为0.34um，粒径分布为0.2-0.6um，其粒径越小，分布越窄，共混物冲击性能越好且共混物可在较低的弹性体含量时呈现脆韧转变。

由表 2 可以看出，正是共聚PP这个相容剂对整个体系的作用，使得POE在PP中分散性更好，在POE 质量分数为16%的条件下，就达到了以均聚PP为基体树脂时，POE质量分数需25%以上的条件要求。

从表2可确定均聚PP 与共聚PP 的质量分数比大致为1:1。

(3) PE对共聚PP均聚PP/POE性能的影响在PP共混改性研究中，常发现采用三元共混增韧体系效果更好，因此，在本共混体系中将POE的质量分数降为10%，加入质量分数为10% 的PE，共混体系中PE 、共聚PP 、均聚PP 、POE的比例为10:40:40:10，性能测试如下：由表3可以看出，随着PE的加入，共混体系的冲击强度并不随增韧剂POE 的适当减少而降低，共混体系的刚性也没有较大的变化，而材料的成本却降低了，因此，可以肯定PE的加入起到了一种辅助增韧剂的作用，可使PP 球晶形态不完整，分割成晶片，不能生成球晶，加上PE的熔点比PP 低30-40度，在熔体冷却时，部分增韧剂POE包覆在PE的外层，从而增加了增韧剂的有效体积分数，最终达到了细化PP晶体、增韧改性、降低成本，提高刚性的目的。