改善聚丙烯机械性能的方法

合， 由此可得到聚丙烯 与玻璃纤维之 间良好 的界面 粘结 。 李庆丰等［ ］ 以聚丙烯一 马来酸酐接枝 物 （ Ｐ Ｐ 一 ＭＡ） 和不饱和聚酯 （ Ｐ Ｕ） 作为界面相 容剂， 研究 了 界面相容剂对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料性能及 界面黏结 的影 响。结 果 表 明 ： 加入 Ｐ Ｐ ＿ ＭＡ 或 Ｐ Ｕ， 玻璃纤维增强 Ｐ Ｐ复合材料 的力学性能明显提 高， 且Ｐ Ｕ 的增容效果优于 Ｐ Ｐ ＿ ＭＡ。在玻璃纤维 含量为 ４ ０ 时 ， Ｐ Ｐ ／ Ｐ Ｕ ／ Ｇ Ｆ复合材料的拉伸强度 比 未改性的复合材料的拉伸强度 提高了 １ ５ ０ ， 弯曲 强度提高了 １ ３ ２ ， 冲击强度提高 了 ８ ９ ９ ／ ６ 。 Ｌ ｉ ａ ｎ Ｒ ｏ ｎ ｇ ｂ ｉ ｎ ｇ 等［ ６ ］ 通过玻璃纤 维、 苯 乙烯一 乙 烯一 丁二烯一 苯 乙烯嵌段共 聚物 （ Ｓ Ｅ Ｂ Ｓ ） 和聚丙烯接 技 马来 酸 酐 （ Ｐ Ｐ － ｇ ＿ ＭＡＨ） 对 Ｐ Ｐ的改 性 研 究 ， 制 得
在于， 即使使用偶联剂对玻璃纤维进行表面处理， 玻 璃纤维 与 聚丙 烯 间界 面 结合 强度 仍 较差 ， 在较 小 载
荷作 用下 ， 聚丙烯 与玻 璃 纤 维 的接 触 表 面 就会 产 生
２ 通过添加 弹性体作为填充剂的方法
高分子材料在受到拉伸力的作用时， 会发生剪
切 形 变 。剪 切带 的形 成 ， 可 以使 外 部作 用 于 样 品 的
能量在一定程度上被耗散掉 ， 从而赋予材料一定的 韧性。橡胶或弹性体颗粒的弹性形变能够诱发剪切
带 的产 生 ， 并 耗散 外 力 作 用 于样 品 的能量 ； 此外 ， 向 聚丙烯 中加 入弹 性体 ， 能使其 球 晶被细 化 ， 从 而起 到 增 韧 的作用 。因此将 聚丙 烯 与橡 胶 或 弹 性 体共 混 ， 是 一种 有效 的增 强聚丙 烯韧 性 的方 法 。
改性 ， 取 得 了 良好 效 果 。研 究 表 明 ， 含有 ０ ． ４ ～ ０ ． ６ 口晶型 成核 剂 的 聚丙 烯 的悬 臂梁 缺 口冲击 强 度是 纯 聚丙烯 的 ４ 倍多 。
可用于注射、 挤 出和中空成 型等多种方法高效率地 成型各种产品。聚丙烯几乎无毒 ， 且可耐高温消毒 ，
剥离 ， 不能传导作用力， 对基 体没有增强作用 ， 反而 增加了复合材料的缺陷， 削弱其强度。在聚丙烯 中 加入含羧基等极性基官能团的聚丙烯接枝物或界面 相容 剂能 够增 加 聚丙 烯 与玻 璃 纤 维 的 界 面 结 合 强
度 。聚丙烯 接枝 物 的主 链 与基 体 相 容 ， 而 接 枝在 主 链 上 的极性 官能 团与玻璃 纤维 上 的羟基产 生化学 结
关 键词 ： 聚 丙烯 改性方 法 机械 性 能
等规聚丙烯是一种结构规整 的结 晶型高分子 ， 具有原料来源丰富、 价格便宜 、 易于加工成型、 产品 综合性能优 良等优点 ， 已成为通用塑料 中发展最快 的品种之一 。与其他通用热塑性塑料相 比， 聚丙烯 的密度最低 ， 具有 出色的力学性 能（ 包括屈服强度 、 拉伸强度、 表面硬度和弹性模量 ） ， 并有突 出的耐热 力开裂性和刚性 。它的耐热性较好 ， 且具有 良好的 电绝缘性和较小 的介 电率。聚丙烯成型加工容易 ，
第３ 期
改善 聚 丙烯 机械 性 能 的方法
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改善 聚 丙烯机 ｔ ￣ － Ｔ － 学院， 江苏 南京 ， ２ １ １ １ ８ ９ ）
摘 要
聚丙烯是一种用途广泛的高分子材料 ， 具有综合性能优 良和易于加工等特点 ， 但 同时也具有耐 寒性差 ， 抗蠕变性差等缺点。对聚丙烯进行改性研究 以改善其机械性能 ， 对于扩展其应用领域具有 重要的意义 。本文从 晶型改变 、 添加弹性体作为填充剂 、 玻纤增强 、 化学交联 以及制备高分子纳米 复合物等五个方面综述了改善聚丙烯机械性能的方法 。
Ｌ ｕ ｏ Ｆ ｅ ｎ ｇ等［ ２ ］ 研究发 现将 ｐ晶型转 变以及低 温（ １ １ Ｏ ℃） 退火结合起来能大大提高聚丙烯共聚物 的机械性能， 这是因为退火能够提高高分子链在无 定 形 相 中的流 动性 ， 从 而改 变 材 料 的机 械性 能 。但 是这种方法只适合于聚丙烯和聚乙烯等形成的共聚 物 中。
１ 采 用 晶型 转 变 的方 法
聚 丙 烯作 为 一 种 高结 晶度 的半 结 晶 聚合 物 ， 晶
体结构在一定程度上决定着其物理 、 机械性能。在
通 常加 工条件 下 均形 成 ａ晶型 ， 这 种 晶 型 的 聚丙 烯
具有强度低、 韧性差 、 耐热性差等缺点 ， 这也是通常 聚丙烯需要改性的原因。８ 晶型聚丙烯在热力学上 是 准稳定 、 动力 学上 是不 利 于生成 的一 种 晶型 ， 在 通 常的加工条件下难 以得到 ， 但该 晶型的聚丙烯具有 优异 的冲击强度和耐热性能。如果通过添加 ８ 晶型 成核 剂 ， 提高 聚丙烯 的 ｐ晶含量 ， 则 可解决 通 常聚 丙 烯材料韧性差 、 耐热等级不高的问题 。 窦强等［ １ ］ 用一种与传统 Ｊ ３ 晶型成核剂完全不同 的新型酰胺化合物 ８ 晶型成核剂对等规聚丙烯进行
因此可用于制作家庭用品和医疗器械等 。聚丙烯除 了有以上众多优点之外 ， 也有一些不足之处 。最大 缺点是耐寒性差 ， 低温易脆 断； 其次是 收缩率大 ， 抗 蠕变性差 ， 制 品尺 寸稳 定性差 ， 容易 产生翘 曲变形 等 。这些 缺 点 限 制 了其 在 汽 车 、 制造、 建筑、 化工 管 道等高端领域的应用 。 为了扩宽聚丙烯 的应用 领域 ， 特别是扩展在工 程材料的应用 ， 必须对聚丙烯进行高性能化改性研 究， 使之某些重要 的性能指标达到或接 近工程塑料 的要求 ， 从而将聚丙烯扩展到传统工程 塑料的某些 应用领域 ， 体现其更加重要 的应用价值 。 聚丙烯 的改 性方法 有很 多 ， 包 括物 理改 性 、 化 学 改性等 。其中物理改性又包括共混改性 、 填充改性、 复合增强改性等 。化学改性 的方法主要有接枝 、 共 聚、 交联 、 等离子体处理和氯化等。本文介绍了主要 的几种改善聚丙烯机械性能的方法 。
添加 口 晶型成核剂是获得具有高性能聚丙烯材 料的最有效和最经济的途径之一 ， 在改善高分子材 料的强度、 韧性、 热变形温度及表面粘附性等方面获
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四 川化 工
第１ ６卷
２ ０ １ ３年 第 ３ 期
得了很大的成功 。这些 ８ 晶型成核剂等能显著提高 聚丙烯 的 冲击强 度 和热 变 形 温度 ， 但 与此 同时 聚丙 烯 的刚性和强度都有不 同强度的下降。