聚丙烯与三元乙丙橡胶的共混

（一）聚丙烯与三元乙丙橡胶的共混

为改善PP的冲击性能、低温脆性，可在其中掺入一定量的乙-丙共聚物，即制取PP/EPR共混物。但此种共混物的耐热性及耐老化性能有所下降，另一种常用作PP改性的是含有二烯烃成分的乙烯-二烯烃三元共聚物（EPDM），PP/EPDM的耐老化性能超过PP/EPR 共混物。等规聚丙烯和EPR以及EPDM一般是不相容的，因此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黏度差决定着此种共混物的形态。当PP与EPR以及EPDM具有相近的熔融黏度时，所制共混物的形态结构较均匀；当各组分熔融黏度不同，若EPR黏度低于PP，则EPR可以被很好地分散。相反，若EPR黏度高于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。

（二）三元乙丙橡胶增韧聚丙烯的机理

EPDM是较早用于增韧PP的橡胶，对提高PP的韧性具有较好的效果。J3080P（三元乙丙橡胶，中国石油集团吉化公司产品）可以明显提高PP1300（北京燕山石化总公司）和PP1847（北京燕山石化总公司）的冲击强度，J3080P对PP1300的增韧效果要优于PP1847。对于PP1300/EPDM体系，材料的常温冲击强度和低温冲击强度都随着EPDM用量增加而增加，常温下发生脆韧转变所需的EPDM用量比低温下发生脆韧转变所需用量低，前者所需EPDM用量为10~20质量份，后者为20~30质量份。对于PP1847/EPDM体系，随着EPDM

用量增加，材料的低温冲击强度增加，而常温冲击强度先增加，当EPDM用量为40质量份时，反而略有下降，发生脆韧转变所需的EPDM用了都为20~30质量份。令人惊奇的是，当EPDM用了为40质量份时，两种共混体系的低温冲击强度高于常温冲击强度。根据银纹在其周围支化进而吸收大量的冲击能量；同时由于大量银纹之间应力的相互干扰，降低了银纹端的应力，阻碍了银纹的进一步发展，使材料的韧性大大提高。对于PP1847/EPDM体系，材料受冲击时引发银纹和剪切带的效果相对差些。加入20质量份和30质量份EPDM，材料的常温冲击断面都没有出现明显的细小沟槽或粗大的裙边带状沟槽；当EPDM用了为20质量份时，橡胶的分数尺寸约为1μm，并有极少数的橡胶粒子从冲击断面脱落。

茂金属催化聚合所得的三元乙丙橡胶（mEPDM）和传统EPDM 对PP具有不同的增韧效果。PP/mEPDM的相容性优于PP/EPDM的，PP/mEPDM增韧剂临界质量分数小，扯断伸长率高，脆韧转变区间远小于PP/EPDM共混物。

（三）三元乙丙橡胶与聚烯烃增韧聚丙烯的对比

PP/POE、PP/EPDM（弹性体质量分数为15%）共混物的转矩对时间的变化曲线及两种弹性体POE、EPDM的用量对体系MFR的影响。

共混物的转矩大小为PP/POE

子量分布和长链支化结构，使POE具有较强的剪切敏感性和优异的加工流变性能。随着弹性体含量的增加，MFR呈下降趋势，表明随着弹性体含量的增加，体系加工性能变差。这是因为弹性体本身熔体流动速率较低，它的加入使共混体系的内摩擦阻力增大，导致集合物分子链之间的相对运动困难，从而降低了体系的流动性。按照流变学的原理解释，共混时弹性体以微小的液滴分散在PP熔体中，在不考虑两相之间化学联结的最简单情况下，PP连续相剪切场中小液滴的存在扰乱了流线，因而使体系耗散额外的能量，这种附加的能量耗散表现为黏度的增加及MFR值的下降。当弹性体用量相同时，POE体系的MFR高于EPDM体系，进一步说明了用POE改性PP更具有加工优势。

随弹性体含量的增加，冲击强度呈上升趋势。弹性体对PP的增韧存在一个临界含量，只有超过这个临界含量，弹性体才表现出明显的增韧效果，对于PP，POE的脆韧转化点在10%，而EPDM在15%，换言之要达到相同的增韧效果，所需POE的用量要小于EPDM。当弹性体质量分数为15%时，POE体系的冲击强度明显高于EPDM体系。

两体系的屈服强度和弯曲强度均随弹性体用量的增加而降低，而EPDM体系的降低幅度略微大于POE体系，在弹性体的质量分数为20%时。EPDM以比较规则的球状粒子分布于PP基体中，形成了典型的“海-岛”结构，并且空洞于连续相PP界面较为清晰，说明EPDM 粒子与连续相PP的界面黏结力较小，其断面相对于POE体系来说较

光滑平整，断裂特征显示出较多的脆性。而POE是以片状或条状等很不规整的形状分布于PP基体中的，共混物两相之间形成了互锁的网络结构，在弹性体相间有PP微纤相联，断面粗糙，呈现典型的韧性断裂。因此POE用作PP的增韧剂，具有明显的优势。

（四）动态硫化法制备聚丙烯/三元乙丙橡胶热塑性弹性体EPDM是传统的橡胶，而PP是传统的塑料，这两者通过共混和动态硫化，则可制备出性能优异的热塑性弹性体，这是橡塑并用的典型例子。EPDM/PP是最早应用于实际并走向市场的一类热塑性弹性体（TPE、TPV），它既具有传统橡胶的性质，又能用热塑性塑料加工设备和方法进行加工。动态硫化是制备新型热塑料弹性体的一种新方法，这种方法制得的热塑性弹性体具有良好的性能，甚至在某些性能上优于嵌段共聚热塑料弹性体。用这种方法制备热塑料弹性体并不需要合成新聚合物，而只需将现有聚合物进行共混，因此节约了开发新聚合物品种时的巨额资金投入。制备动态硫化TPV的关键技术在于共混体系相畴大小、形态结构和橡胶相粒径的控制方法和手段。EPDM/PP中EPDM的交联程度是影响相形态的一个重要因素。只有当共混体系中EPDM有适宜的交联程度，EPDM易被剪切成微米级颗粒时才能制得性能好、具有传统橡胶特征的EPDM/PPTPV(EP TPV)。EP TPV具有优异的综合性能，如加工成型方便、边角废料可回收利用、设备投资少、耐热性好、耐化学腐蚀性好、耐溶剂性及电绝缘性良好等，被广泛用于汽车配件、电线电缆、土木建筑、家用电器等行业，逐渐取代传统橡胶。