聚丙烯及其改性材料简介

目录

一聚丙烯

1.1 聚丙烯的性能

（1）优点

1）聚丙烯密度为0.90~0.91g/cm3，是通用塑料中最轻的一种；

2）具有优良的耐热性，长期使用温度可高达100~120℃，无载荷时使用温度可达150℃，是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能经受135℃的消毒温度的品种；

3）聚丙烯是一种非极性塑料，具有优良的化学稳定性，并且结晶度越高，化学稳定性越好，室温下只有强氧化性酸（如发烟硫酸、硝酸）对它有腐蚀作用。吸水性很小，吸水率不到0.01%；

4）力学强度、刚性和耐应力开裂都超过高密度聚乙烯，而且有突出的延伸性和抗弯曲疲劳性能；

5）电绝缘性能优良，特别是高频绝缘性好，击穿电压强度也高，加上吸水率低，可用于120℃的无线电、电视的耐热绝缘材料；

6）综合性能优异，易加工、生产成本低。

（2）缺点

1）聚丙烯的耐低温性能不如聚乙烯，脆化温度约为-30~-10℃，低温甚至室温下的抗冲击性能不佳，低温易脆；

2）在成型和使用中易受光、热、氧的作用而老化；

3）熔点较低、热变形温度低、抗蠕变性差、尺寸稳定性不好。

1.2 聚丙烯链的立体结构

丙烯用齐格勒-纳塔催化剂聚合后，所得聚合物的X射线构型有等规、间规和无规三种。在PP生产过程中，尽管采用不同的催化剂和不同的操作条件，但工业PP产品主要是等规PP（含有少量的无规物和间规物）。

1.3 聚丙烯的晶体结构

PP的晶体类型有以下几种

1）单晶：通常只能在极稀溶液或缓慢结晶时得到，是具有规则几何形状的薄片状晶体；2）球晶：是高聚物结晶最常见的特征形式，当结晶性聚合物从浓溶液析出或熔体冷却结晶时，在不存在应力或流动的情况下都倾向于生成球晶；3）树枝状晶；4）孪晶，等。

聚丙烯的结晶度是一个重要的结构参数，聚丙烯的许多宏观物理机械性能都与结晶度直接相关。聚丙烯的结晶度不仅与分子链的立构规整性有关，而且与结晶条件、是否添加成核剂等因素密切相关。

二聚丙烯改性

1、共聚

采用共聚技术，改进PP的韧性、流动性等。

2、接枝

采用接枝改性制备具有极性的PP，从而提高PP的印刷性、与无机填料的黏结性、与极性聚合物的混合能力、改善抗静电性等。

3、共混

与其它聚合物共混制备聚合物合金，从而提高PP的综合性能。

4、填充

与碳酸钙、滑石粉等无机粒子混合，提高PP的耐热性和刚性，降低成本等。

5、增强

与玻璃纤维、晶须等增强剂进行复合，提高PP的强度、刚性和耐热性。

6、阻燃

采用添加阻燃剂的方法，制备阻燃性PP材料，满足家电、汽车等对材料的阻燃要求。

7、透明化

采用添加成核剂等方法，制备高透明的PP新材料，可用于透明包装等领域。

8、抗老化

采用添加抗氧剂等方法，改进PP的耐老化性，使其可用于户外

产品中。

三聚丙烯填充与增强改性新材料

3.1 聚丙烯填充改性性能特点及发展趋势

填充改性就是在塑料成型加工过程中加入无机填料或有机填料，使塑料制品的原料成本降低达到增量目的，或使塑料制品的性能有明显改变，即在牺牲某些方面性能的同时，使人们所希望的另一方面的性能得到明显的提高。

1、填充改性PP具有如下特点

1）降低成本：无机填料，如碳酸钙、滑石粉等，价格在1000元/t，大大低于PP的价格；

2）提高耐热性：普通PP难以满足产品对塑料制件耐热性的要求，而添加无机填料是提高PP耐热性的有效途径。如添加滑石粉的PP，其热变形温度可达130℃；

3）提高刚性：一般PP的弯曲模量在1000MPa左右，通过添加无机填料，其弯曲模量可达2000~3000MPa，具有明显的增刚作用。如果要进一步提高刚性，就需要使用增强性填料，如硅灰石、玻璃纤维等；

4）降低成型收缩率，提高尺寸稳定性：PP是结晶性聚合物，在成型加工过程中收缩率较大（收缩率在1.5%~2.0%），而且PP容易出现后结晶，从而造成PP制件的翘曲和开裂。要降低成型收缩率和提高

尺寸稳定性，添加无机填料是有效的手段，如添加30%滑石粉的PP，其成型收缩率可以降低到1%左右；

5）增加某些功能：通过添加无机填料，可以赋予PP以某些功能。如大量填充碳酸钙，可以制备可降解的PP塑料；添加滑石粉可以提高PP的抗静电性等。

2、随着新技术的发展，PP填充材料主要向以下几个方面发展

1）向纳米技术发展：纳米碳酸钙对PP的结晶有明显的异相成核作用，提高了材料的结晶温度、熔点和热变形温度，对材料的力学性能也有明显改善，低温冲击和常温冲击都得到改善。超细微粒表面积大，增加了和PP的接触面和作用力，对PP有显著的增强增韧作用；

2）向复合材料、新材料技术发展：在PP中加入不同含量的空心玻璃微珠，复合材料的冲击性能、拉伸性能和弯曲性能都得到提高，同时改善了PP的热性能，使熔点增加，溶解热降低。复合填料可产生一定的协同作用。如将一定的碳酸钙和滑石粉混合并以一定的质量分数填充于PP中，可产生协同效应，在PP中分散更均匀；

3）向表面改性技术发展：经不同偶联剂处理的粉煤灰填充改性PP，可使体系的冲击强度、刚性和热变形温度有明显的提高，制品的尺寸稳定性好、耐热性强、手感好、成本低。铝酸酯或烷基羧酸盐偶联剂表面可以和CaCO3发生某种理化作用，使偶联剂被牢固地键接在CaCO3表面，从而改善CaCO3与PP间的相容性，其冲击韧性也得到提

高。

3.2 常用填充材料

1、碳酸钙

碳酸钙是最常用的无机粉状填料，可分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、胶质碳酸钙，一般常用轻质碳酸钙。碳酸钙资源丰富，在一般填料中属于廉价填料，是价格最低的填料之一。高温不发生热分解和变色，容易制成不同的粒度。填充PP时，提高强度、弯曲模量和热变形温度的效果不如滑石粉、石棉，但会使填充PP有较好的抗冲击性能。碳酸钙填料也有不足，如受到酸的作用放出CO2，并形成可溶性盐类，因而使填料的耐酸性受到影响。

2、滑石粉

滑石粉是典型的片状填料。首先滑石粉可以提高塑料的刚度和在高温下抗蠕变的性能；其次，滑石粉可以显著提高填充材料的耐热性；第三，可以赋予填充塑料优良的表面性能、低的成型收缩率；第四，起到熔体流动促进剂的作用，使填充塑料更易成型加工。

3、高岭土

高岭土用于塑料的填充改性时，可提高塑料的绝缘强度，在不显著降低伸长率和冲击强度的情况下，可使热塑性塑料的拉伸强度和模