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聚丙烯材料的制备和改性研究进展发布时间：2021-05-08T03:30:49.244Z 来源：《中国科技人才》2021年第7期作者：李大鹏王楠[导读] 把聚丙烯粉末加入含交联助剂的溶液中，经烘干、脱除溶剂和热处理后，加入抗氧剂，混炼，挤出或者模压成型，将成型后的聚丙烯进行辐照。
天津渤化化工发展有限责任公司天津市滨海新区 300486摘要：聚丙烯是半透明无色高度结晶体，结构规整，无臭无毒，耐热、耐腐蚀，是综合性能优良的热塑性聚合物，具有质轻、易塑化、保温等优点。
其制品可用蒸汽消毒，自问世以来，聚丙烯便成为业界开发应用的热点，已被广泛应用于汽车、家电、建筑、包装、农业和医药等领域。
聚丙烯材料（简称为PP材料）的制备工艺会影响聚丙烯的应用性能，通过改性可以改善和大大增强聚丙烯的强度、韧性、抗冲击、耐高温、耐化学品性、保水性和抗微生物性等应用功能。
本文就聚丙烯材料的制备和改性研究现状展开论述。
关键词：聚丙烯材料；制备；改性研究聚丙烯属于热塑性的材料，有着非常广泛的应用，而且聚丙烯的制造原料非常多，成本极低，聚丙烯制作的塑料同其他材料制作的塑料相比有着更强的综合性，因此近些年聚丙烯材料已经得到了人们足够的重视。
1. 聚丙烯材料的制备1.1辐射交联制备法把聚丙烯粉末加入含交联助剂的溶液中，经烘干、脱除溶剂和热处理后，加入抗氧剂，混炼，挤出或者模压成型，将成型后的聚丙烯进行辐照。
借助易挥发溶剂混匀原料和助剂，缩短混炼时间，提高交联效率，其耐热性和熔体强度均有所提高，该法辐射交联不使用化学交联剂，交联均匀程度易于控制，环保、能耗低、产率高，电子辐照后的聚丙烯泡沫其耐环境老化性能和耐温性能显著提高。
1.2多牌号调度切换混合优化法建立双环管工艺聚丙烯生产过程多牌号切换的从系统轨迹优化模型和主系统调度序列优化模型，并采用双层递阶混合整数迭代动态优化法优化主从系统模型，通过寻找聚丙烯多牌号生产的最优调度序列及各牌号切换过程中操作变量和产品性能指标变化的最优轨迹来指导生产，灵活满足市场需求，保证聚丙烯生产装置在最少能耗和物耗下经济效益最大。
1、填充改性填充改性是在塑料中添加相对廉价的非金属矿粉体材料或其它材料，从而降低制品的原材料成本，同时还可以改善塑料材料某些性能，比如刚性、硬度和耐热性等。
通常使用的非矿粉体材料有碳酸钙（轻钙、重钙）、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石粉、氢氧化铝、氢氧化镁或水镁石粉、沉淀硫酸钡或重晶石粉等。
表1列出几种主要填充材料及在聚丙烯塑料中的改性效果。
填充改性中也存在填料在聚丙烯基体中的分布、分散是否均匀的问题，同时填料颗粒表面需经适当处理才能与非极性聚丙烯的分子有较好的亲合性。
填料的表面处理方法及处理剂的选择是决定填充改性成败的关键。
填充改性PP生产工艺，其主机都是混炼型挤出机，可以根据不同的需要采用不同的螺杆形式。
通常情况下多采用单螺杆挤出机或双波状螺杆挤出机或双波状螺杆挤出机，只有在特殊专用料的生产上采用双螺杆机挤出机，不过对用碳酸钙填充或滑石粉填充、选用单螺杆或双波状螺杆挤出设备完全可以实现2、共混改性采用机械的办法，在已经生成的聚合物中加入其它聚合物，使其性能发生变化称之为共混改性。
以聚丙烯为主体的共混改性可以达到的各种效果见表2。
表2 PP共混改性使用的添加物及改性效果在共混改性中必须注意不同聚合物之间的相容性，在相容性较差的两种聚合物共混时，往往需要加入分别和两种聚合物相容性都好的第三组分，称之为相容剂。
例如聚丙烯和尼龙-6的相容性极差，单*机械的力量不能把二者混匀，此时如加入少许已经接枝有顺丁烯二酸酐的聚丙烯，由于顺丁烯二酸酐与尼龙-6的酰胺基团可发生化学反应，就可以大大改善聚丙烯和尼龙-6的相容性。
共混改性中需注意的是只有形成不完全相容的多相体系，同时又能使两种聚合物达到相互均匀分散时，才能达到预期的改性效果。
3、增强改性PP纤维状材料加入到塑料中，可以显著提高塑料材料的强度，故称之为增强改性。
大径厚比的材料可以显著提高塑料材料的弯曲模量（刚性），也可以将其称之为增强改性。
玻璃纤维是主要的增强材料，可以显著提高PP塑料的拉伸强度。
聚丙烯的共混改性材料一班历晨 1205101018摘要：聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。
按甲基排列位置分为等规，无规和间规聚丙烯三种。
甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。
一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95%，其余为无规或间规聚丙烯。
关键字：聚丙烯共混改性、聚丙烯改性研究、改性制品八大应用聚丙烯共混改性PP/EVA共混体系 : 物理共混改性的方法分别制备出乙烯—醋酸乙烯含量为0～20wt％的聚丙烯(PP)／乙烯—醋酸乙烯(EVA)共混切片，以PP为皮层、PP／EVA共混物为芯层，采用熔融纺丝工艺制备出皮芯复合中空纤维。
文中通过研究原材料的组成、EVA含量、复合比例、纺丝温度和挤出速率／卷绕速率匹配对熔融纺丝稳定性的影响，确定了最佳熔融纺丝工艺，同时对复合纤维的力学性能进行了测试。
采用差示扫描量热分析仪(DSC)、声速仪、宽角X-射线衍射仪(WXRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析与检测手段对PP／EVA共混物及共混纤维进行相关性能测试，并经过浸泡，研究皮芯复合中空纤维对有机小分子物质的吸附性能。
结果表明：1、当EVA含量为0～20wt％时，可以顺利的进行共混造粒。
PP／EVA共混物的熔融指数随着EVA质量百分含量的增加而明显降低；随着温度的升高，共混物熔融指数在230℃后急剧升高，流动性明显改善；PP／EVA共混体系为热力学不相容体系。
2、具有可纺性的PP／EVA共混物，经严格控制纺丝条件，可以纺制成一定直径且粗细均匀的皮芯复合中空纤维。
最佳纺丝工艺条件为：EVA含量10wt％，皮芯复合比6／4，纺丝温度230℃，挤出速率39.69g／min，卷绕速率500m／min。
3、随EVA含量的增加和拉伸倍数的增大，纤维的纤度和断裂强度单调减小。
当EVA含量为10wt％，实际拉伸倍数为3.7时，纤维的纤度为9dtex，断裂强度和断裂伸长分别为3.0cN／dtex、39％。
共混改性是一种简单而有效的改性方法，将其它塑料，橡胶或热塑性弹性体与PP共混可制被兼具这些聚合物性质的高分子合金。
聚丙烯的共混改性可以改进聚合物的耐低温冲击性、透明度、着色性、抗静电性等。
由于共混改性具有操作简单、生产周期短、适合批量生产等优点，使其发展十分迅速。
常用于聚丙烯共混改性的高聚物有聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、顺丁橡胶(ER)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等。
EPDM、SBS、EVA等弹性体与PP共混后，材料中的弹性体微粒能够吸收部分冲击能量，并作为应力集中剂来诱发和抑制裂纹增长，使PP由脆性断裂转变为延性断裂，使其冲击强度大幅度提升，有效改善PP的韧性。
PA、ABS等刚性聚合物与PP共混则可以在增韧的同时保证材料的强度和刚性。
但是由于这类刚性聚合物都是极性聚合物，与PP的相容性较差，在改性时必须加入合适的增容体系，也就是相容剂，南京塑泰有十多种相容剂，可根据不同的共混体系来选择。
采用相容剂技术和反应性共混技术对PP进行共混改性是当前PP共混改性发展的主要特点。
它能在保证共混材料具有一定的拉伸强度和弯曲强度的前提下大幅度提高PP耐冲击性。
相容剂在共混体系中可以改善两相界面黏结状况，有利于实现微观多相体系的稳定，而宏观上是均匀的结构状态。
反应型相容剂除具有一般相容剂的功效外，在共混过程中还能在两相之间产生分子链接，显著提高共混材料性能。
PP/弹性体二元共混体系虽有很好的韧性效果，但往往降低了材料的强度和刚度，耐热性能也有所降低。
在二元共混体系中加入有增容作用或协同效应的物质，形成多元共混体系，则其综合性能可得到进一步提高。
为了提高增韧PP的硬度、热变形温度及尺寸稳定性，可使用经偶联剂活化处理的填料或增强材料进行补强。
例如采用弹性体/无机刚性粒子/PP三元复合增韧体系实现PP的增韧增强（南京塑泰有此增韧增强母粒ST-12），提高材料的综合性能，并且具有较低的成本。
威达美™ 丙烯基弹性体提升食品包装加工率根据Freedonia Group Inc.的预测，全球对饮料杯、容器和盖子的需求每年增长5%，到2014年将达到234亿美元。
于此同时，制造商则在竭力寻求提高加工效率和产品质量的方法。
许多制造商发现，将埃克森美孚化工提供的威达美™丙烯基弹性体与聚丙烯(PP)共混，可以实现更好的抗冲击性、透明性和刚度平衡，同时还可以提高加工效率。
饮料杯和容器制造商面临众多挑战。
特别在将均聚聚丙烯(hPP)用于热成型应用时，由于其柔韧性以及低温抗冲击性能较差，一些问题尤其突出，包括产品精细度不足、成型不完整或者生产时出现开裂，以及产品在处理和运输期间易于损坏等。
另外一个问题是，当使用乙烯基抗冲击改性剂时，会使产品透明度明显下降。
材料挑战制造商通常使用的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、均聚聚丙烯(hPP)或无规共聚聚丙烯(RCP)。
使用聚丙烯和威达美™ 丙烯基弹性体生产的透明一次性杯子PET具有良好的透明度，但在耐热性方面表现不佳。
因此，PET容器不能用于热饮或在微波炉中使用，否则会变形。
另外PET中也难以实现色母的均匀分散，无法长期使用、重新装填或重复使用。
PS可以制成透明或五颜六色的产品，而且易于加工，但耐热性差，抗冲击性和抗撕裂性不足，在低温下这些缺点更为明显。
hPP虽然具备良好的耐热性，并且通过了广泛的食品接触认证，但由于其柔韧性较差，可能引起产品精细度不足、成型不完整或者生产时出现开裂等问题，从而导致相比其它材料而言较高的报废率。
同时，它在运输期间的抗冲击性能差，低温下易碎。
相比hPP，RCP成本较高，虽然能带来良好的透明度和柔韧性，但其低温下的抗冲击性仍然不足。
为了提高柔韧性，公司最初建议使用“三合一”聚合物配方。
采用含有15%的低密度聚乙烯(LDPE)、15%的高密度聚乙烯(HDPE)和70%的聚丙烯的配方。
虽然能改善加工过程中的柔韧性，但会降低产品的透明度。
聚丙烯的增韧改性研究进展
李洋;于彦存;韩常玉
【期刊名称】《塑料包装》
【年(卷),期】2018(028)001
【摘要】从化学改性、物理改性技术方面介绍了国内外对聚丙烯(PP)进行增韧改性的研究进展.其中,化学改性技术包括共聚改性、接枝改性和交联改性;物理改性技术包括填充改性、共混改性和增强增韧改性.在PP增韧改性众多方法中,物理改性其成本低、效果快,成为应用广泛的增韧方法.PP的增韧改性仍有很大的潜力有待发掘,因此其发展前景受到人们的广泛关注.
【总页数】5页(P17-21)
【作者】李洋;于彦存;韩常玉
【作者单位】中国科学院长春应用化学研究所,中科院生态环境高分子材料重点实验室,长春,130022;中国科学院长春应用化学研究所,中科院生态环境高分子材料重点实验室,长春,130022;中国科学院长春应用化学研究所,中科院生态环境高分子材料重点实验室,长春,130022
【正文语种】中文
【相关文献】
1.聚丙烯共混增韧改性研究进展 [J], 张永霞;谢昕;王庆涛;孟竹;龚光碧
2.聚丙烯材料增强增韧改性研究进展 [J], 匡新谋;蒋钰莎;顾若啸
3.聚丙烯增韧改性的研究进展 [J], 江羿锋
4.聚丙烯增韧改性的研究进展 [J], 彭文理; 陈振斌; 张文学; 张云飞; 徐人威; 朱博超
5.橡胶与弹性体增韧改性聚丙烯的研究进展 [J], 胡胜; 侯一凡; 王雄; 张立基; 朱玉琴
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