聚乙烯的改性研究

关于聚烯烃（聚丙烯、聚乙烯）共混改性的现代研究摘要随着当今社会的快速发展和科学技术的不断进步，高分子材料在工农业中应用的比重也在不断增加，并得到了广泛的应用。

由于塑料是高分子材料发展的重要内容之一，PP在使用过程中，不仅应该具有较高的强度，也应该有良好的韧性。

因此对通用大品种树脂聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）开展改性研究一直是高分子材料科学研究领域的重要课题。

关键词聚烯烃；聚丙烯；聚乙烯；共混改性前言众所周知，PP和PE是重要的通用大品种树脂，聚丙烯（PP）具有比重小、耐应力开裂性和耐磨性能突出、较好的耐热性和化学稳定性等优点，但脆性和低温抗冲击性能差。

聚乙烯（PE）具有优良的电绝缘性、耐化学性、耐低温性和良好的加工流动性等特点，但耐热性差、耐大气老化性能差以及易应力开裂等缺点也相当突出。

因此聚丙烯和聚乙烯的改性研究已经成为目前高分子材料科学研究的重点，本文主要对聚丙烯（PP）与聚乙烯（PE）的共混改性进行研究与探讨。

1 聚烯烃概述1.1 聚丙烯聚丙烯（即）是非常重要的廉价通用高分子材料，它具有比重小、耐应力开裂性和耐磨性能突出、较好的耐热性和化学稳定性等优点，广泛用于薄膜、管材、板材、注射产品及中空制品中。

聚丙烯相对低的价格和适宜的特性提高了它的市场效能，不仅用做其他材料的替代物，而且也不断地开发出一些新的应用[1]。

1.2 聚乙烯聚乙烯工艺化已有60多年的歷史，聚乙烯现在是世界上产量最大、品种繁多的最重要的合成树脂之一。

其应用已深入到国民经济的各个部门和人们的日常生活中。

历经半个多世纪的开发，现在已能生产各种类型和品级的聚乙烯树脂，可以做成不同形式、不同用途的系列制品。

在满足最终用途的前提下，与其他聚合物和非聚合物材料相比，聚乙烯树脂以其价廉质优而具有强劲的市场竞争力，已发展成生产量大、用途宽广的最重要的一类通用树脂。

2 聚烯烃（聚丙烯，聚乙烯）共混改性方法2.1 塑料增韧PP采用塑料类作为PP增韧改性的改性剂，不仅可以达到增韧的目的，而且可使材料的耐磨性、染色性等得到改善，且价格低廉。

聚乙烯共混改性一摘要：聚乙烯是最重要的通用塑料之一，产量居各种塑料首位。

聚乙烯(PE)是由乙烯聚合而得的高分子化合物。

聚乙烯分子仅含有C、H两种元素，所以是非极性聚合物，具有优良的耐酸、碱以及耐极性化学物质腐蚀的性质。

聚乙烯（PE）树脂是以乙烯单体聚合而成的聚合物。

聚乙烯的分子是长链线形结构或支链结构，为典型的结晶聚合物。

在固体状态下，结晶部分与无定形部分共存。

结晶度视加工条件和原处理条件而异，一般情况下，密度越高结晶度就越大。

LDPE 结晶度通常为 55%～65%，HDPE 结晶度为 80%～90%。

PE 具有优良的机械加工性能，但其表面呈惰性和非极性，造成印刷性、染色性、亲水性、粘合性、抗静电性能及与其他极性聚合物和无机填料的相容性较差，而且其耐磨性、耐化学药品性、耐环境应力开裂性及耐热等性能不佳，限制了其应用范围。

通过改性来提高其性能，扩大其应用领域。

其来源丰富，价格便宜，电气性质和加工性质优良，广泛应用于日用品、包装、汽车、建筑以及家用电器等方面。

也作为泡沫塑料广泛用于绝热保温、包装和民用等各领域。

但是，这些材料都是一次性使用，且质轻、体积大、难降解，用后即弃于环境中，造成严重的环境污染。

因此有效合理地回收利用废旧泡沫塑料就显得日益重要。

聚乙烯的改性目标聚乙烯的下述缺点影响它的使用，是改性的主要目标。

（1）软化点低。

低压聚乙烯熔点约为Ig0'C。

高压聚乙烯熔点仅高于 0℃，因此聚乙烯的使用温度常低于10 0℃。

（2）J强度不高。

聚乙烯抗张强度一般小于30M Pa．大太低于尼龙6、尼龙66、聚甲醛等工程塑料。

（3）易发生应力开裂。

（4）耐大气老化性能差。

（5）非极性，不易染色、印刷等（6）不阻燃、极易燃烧。

⊙根据密度的不同低密度聚乙烯（LDPE）-其密度范围是0.91∽0.94g∕cm^³高密度聚乙烯（HDPE）-其密度范围是0.94∽0.99g∕cm^³中密度聚乙烯（MDPE）其密度范围是0.92∽0.95g∕cm^³⊙根据乙烯单体聚合时的压力低压聚乙烯—压力0.1∽1.5MPa 中压聚乙烯—1.5∽8 MPa 高压聚乙烯压力为150∽250MPa二、PE共混改性的机理（1）有机增韧理论：在塑料技术发展过程中，使用橡胶粒子与塑料进行共混改性即使有机粒子一弹性体作为增韧性，可以达到增韧的目的．产生出SBS等一人批新材料，已经在工业上获得广泛的应用如弹性鞋底材料、虽然获得理想的韧性却损害了复合材料宝贵的刚性和强度，劣化了加T流动性和耐热变形性，提高了成本，因而有一定的局限性。

聚乙烯升级改性研究近年来，聚乙烯作为一种非常常见的塑料，在各个领域中都有着广泛的应用。

然而，纯聚乙烯材料的力学性能有限，同时也容易受到环境的影响而产生老化现象。

因此，对聚乙烯进行升级改性研究，是当前塑料材料研发的重点之一。

一、聚乙烯升级改性的研究方向聚乙烯升级改性的研究方向可以从以下几个方面展开：1.功能性添加剂通过添加不同的功能性添加剂，可以使聚乙烯在使用时表现出不同的性质。

比如，添加UV吸收剂可以提高聚乙烯的耐久性，使其能够在户外环境下长期使用；添加抗静电剂可以防止聚乙烯表面积聚静电带来的危害。

此外，还有抗氧化剂、增塑剂等等。

2.聚乙烯共混将不同的聚合物混合在一起，可以形成一种新的聚合物体系。

通过聚乙烯共混，可以调节聚乙烯的熔指数、热稳定性、机械性能等方面的性质。

常见的聚乙烯共混物有聚丙烯共混、聚碳酸酯共混等。

3.化学改性化学改性是指通过聚合反应、交联反应等化学方法改变聚乙烯分子结构，从而改变聚乙烯的物理化学性质。

常用的化学改性方法有辐射交联、过氧化改性等。

4.表面修饰表面修饰是指通过改变聚乙烯表面的化学性质，实现对聚乙烯表面性质的改变。

比如，聚乙烯表面改性可以使用光化学处理、贴膜等方法。

以上是当前聚乙烯升级改性的研究方向，在各个方向中，最为广泛的是功能性添加剂和聚乙烯共混两个方向。

二、功能性添加剂的研究进展常见的功能性添加剂有抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗静电剂等等。

目前，研究人员在以上多个方向上都有了一定的进展。

1.抗氧化剂抗氧化剂是一种可以有效延长聚乙烯寿命，同时提高其机械性能等方面的化学添加剂。

常见的抗氧化剂有酚酞、硫化羰基、β -酮酸酯等。

2.紫外线吸收剂添加紫外线吸收剂的聚乙烯材料，在阳光和紫外线的照射下，会吸收紫外线而不会呈现老化、变脆和变色现象。

常用的紫外线吸收剂有2-（2-羟基-5-甲基-苯基）苯基-2-丙酮酸-酯（HMPP）等。

3.抗静电剂聚乙烯材料表面的静电常常会对人体健康、设备安全等造成威胁。

●概述●EVA的结构和性能●PE-EVA共混性能的影响因素1，EVA中VAc含量的影响2，EVA含量的影响3，EVA对共混物力学性能的影响●EVA改性LDPE泡沫塑料一，概述•聚乙烯(PE)是世界塑料品种中产量最大的，约占世界塑料总量的30%多。

而且PE具有良好的化学稳定性，在室温下几乎不溶于任何溶剂，能耐酸、碱、盐等的腐蚀，脆性温度低，具有优良的低温韧性，而且加工性能好，质轻价廉，因此可以在一定范围内替代PVC，用于制造洗衣机、抽油烟机、吸尘器等所需的波纹管。

但是纯聚乙烯软化点低、强度不高、耐大气老化性能差、易应力开裂，这些不足影响了它的使用范围。

为了提高制品的屈挠性、耐环境应力开裂性，可用乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)弹性体对PE进行共混改性。

采用EVA共混改性PE/EVA共混物具有良好的柔韧性、加工一些常见的EVA产品二，EVA的结构和性能•结构：+性能：➢乙烯和醋酸乙烯酯嵌段共聚物（EVA）➢乳液聚合或高压本体聚合➢柔韧性，耐冲击性，弹性，光学透明性，低温绕曲性，黏着性，耐环境应力开裂性，耐侯性，耐化学药品性，热密封性VA 含量5％～15％:农用薄膜、热收缩薄膜、各种复合薄膜、电缆护套VA 含量在15％～40VA 含量在40％～50体，交联后可用于电缆工业中VA 含量70％～95胶粘剂及用作纸张和织物涂层。

应用：三，PE-EVA共混性能的影响因素•影响PE/EVA共混物的性能的因素包括EVA的VAe含量、EVA分子量以及共混物中EVA的百分含量，以及共混物的制备过程和加工成型条件等，这些都可以使共混物的性能在很大的范围内发生变化。

VAe含量对PE/EVA 共混物性能的影响极为显著。

1，EVA中VAc含量的影响(对PE/EVA共混物的结晶度和密度的影响)•当EVA中VAc的含量较低时，EVA掺入量对结晶度基本无影响,对密度的影响较为明显，即共混物密度随EVA掺入量增加而上升,尤其在EVA含量达25%以后，上升更快。

为了解决UHMWPE纤维与基体结合粘结性差的问题，长期以来各国的学者作了许多相关的研究，也取得了一定的进展。

一些常用的方法主要有等离子处理，电晕放电处理，辐照处理以及氧化法处理等等。

1 等离子处理等离子体处理由于仅作用在材料表面有限深度内(几个分子)，对纤维的力学性能不会有太大的影响，因而受到了人们的关注。

等离子体处理UHMWPE纤维表面的方法分为低温等离子体处理和等离子体引发接枝表面处理两种方法。

韩国的Sung In Moon，Jyongsik Jang 研究了氧气等离子处理后UHMWPE与乙烯基酯树脂的粘结性能的变化，他们发现处理后的纤维与未处理的纤维比较，横向拉伸强度提高，这表明复合体的界面粘结性能得到了改善，且通过SEM观察发现纤维表面产生很多微陷，这有利于纤维与树脂之间的机械互锁作用，同时他们用有限元分析的方法研究了UHMWPE与基体之间力的传递。

Hengjun Liu等人采用氩气对UHMWPE 纤维进行等离子处理，研究结果显示处理后的纤维耐磨性和硬度都得到了提高，同时其表面的润湿性也得到了提高。

之后的研究中他们又将UHMWPE在氧气等离子体在微波电子回旋共振系统中进行处理研究纤维性能的改变，他们发现纤维的硬度和耐磨性都得到了提高的同时纤维的表面产生了许多含氧的活性基团，增加了纤维与基体的润湿性和粘结性。

Zhang YC等人针对超高分子量聚乙烯纤维表面能低与基体结合性能差的缺点，采用了在常压下对纤维进行等离子处理改性的方法，实验中采用的纤维是表面包裹有纳米二氧化硅的UHMWPE纤维，等离子处理所用的载气为氩气和氧气的混合气体(100:1)，处理后纤维的表面能明显提高与基体的润湿角减小，通过红外光谱分析后发现在纤维表面产生了很多的含氧活性基团，大大提高了其与树脂的结合性能。

Z-F. Li等以丙烯酰胺为单体利用等离子接枝的方法处理超高分子量聚乙烯纤维，他们发现处理后的纤维的强度与原纤维相比并没有明显的变化，然而在复合材料层间剪切强度(ILSS)的测试中发现，经过接枝处理的纤维与树脂的结合强度明显高于未处理的纤维，且处理效果与处理功率和时间有关，当等离子功率为30W，处理时间为10min时，剪切强度达到最大值。

熔融共混改性是提高高分子材料力学性能的一种有效方法［1］。

一般地，加入玻璃纤维和无机填料可以使聚合物材料的力学性能得到增强［2］，另有研究表明，PVC中加入一定量的环氧树脂，也可在一定程度上提高PVC的力学性能［3，4］。

将功能化的环氧树脂加入到PET中，可增加其熔体强度，从而使其更适于挤出制备PET发泡材料［5］。

此外，有研究者通过动态交联的方法，使环氧树脂均匀地分散到PP基体中，在一定程度上提高了PP的刚性和强度［6—8］，另有研究者对PP/碳纤维/环氧树脂复合材料的结构与性能进行了研究［9，10］。

除PP外，聚烯烃中的另一个重要品种PE的应用日益广泛，但其力学强度较低，限制了它在工程材料方面的应用。

许多研究者对PE的改性进行了研究［11］，而PE材料的力学性能很大程度上依赖于分子结构和形态结构［12，13］，因此对PE进行增强改性时可从这方面入手，所制得的增强材料适用于制作电子、汽车等领域对材料刚硬度要求较高的结构零件。

本研究先后将马来酸酐和环氧树脂引入到PE中，通过熔融共混制备环氧树脂增强聚乙烯材料，并使环氧树脂和马来酸酐接枝PE发生官能团之间的反应，以期促进环氧树脂对PE的增强效果。

1·实验部分1．1主要原料HDPE(MH602):上海石化公司，熔体指数为6．0g/10min(190℃，21．6kg);环氧树脂(E-44):巴陵石化公司，环氧当量为210～250g/eq，环氧值为0．40～0．47eg/100g，挥发份含量小于1．0%;聚酰胺固化剂(LM-650):镇江丹宝聚合物公司，分子量为600～1100，胺值为200±20;马来酸酐(MAH):广东西陇化工公司;过氧化二异丙苯(DCP):国药集团化学试剂厂。

1．2主要设备双螺杆挤出机，SJSH-30，南京橡塑机械厂;双辊机:XSK-160，杭州苏桥佳迈机械设备有限公司;平板硫化机:KY6003，江都市开源试验机械厂;冲击实验机:XJJ-5，河北承德实验机公司;电子拉力实验机:RGD-5，深圳瑞格尔仪器有限公司;红外光谱仪:Spectrum One，美国PE公司;扫描电镜仪:JSM-6360LV，JEOL公司。

聚乙烯的改性分析聚乙烯是一种常见的聚合物材料，具有良好的物理性能和化学稳定性。

然而，由于其具有低表面能、低粘附性和低分子量的特点，其应用范围受到一定限制。

为了改善聚乙烯的性能，常常进行改性处理。

聚乙烯的改性分析包括改性方法、改性效果以及应用领域等方面。

物理改性是指利用外加能量或机械手段对聚乙烯进行改性，以改变其结构和性能。

常用的物理改性方法包括高温处理、辐射交联和填充剂增强等。

高温处理可以通过在一定温度下对聚乙烯进行加热处理，使其分子发生热运动，进而改变其结晶性能和热稳定性。

辐射交联是指利用辐射源对聚乙烯进行照射处理，使其分子发生交联反应，提高其力学性能和耐热性能。

填充剂增强是指向聚乙烯中加入一定比例的填充剂，如纤维、颗粒或片状物质，以改变其物理性能和力学性能。

化学改性是指通过在聚乙烯分子中引入新的基团或改变其分子链结构，从而改变其性能。

常见的化学改性方法包括共聚改性、交联改性和接枝改性等。

共聚改性是指将聚乙烯与其他单体进行共聚反应，形成共聚物，以改变聚乙烯的性能。

交联改性是通过在聚乙烯分子链上引入交联结构，提高其热稳定性、力学性能和耐化学性能。

接枝改性是指将聚乙烯表面进行化学处理，引入新的基团，以提高其润湿性和粘附性。

改性后的聚乙烯具有改善的性能，广泛应用于各个领域。

改性后的高温处理聚乙烯常用于制备高温管道、电缆绝缘材料和汽车部件等。

辐射交联聚乙烯常用于制备电线电缆、电力设备和电子元件等。

填充剂增强聚乙烯常用于制备复合材料、塑料制品和建筑材料等。

共聚改性聚乙烯常用于制备聚乙烯共聚物、包装材料和纺织品等。

交联改性聚乙烯常用于制备高强度管材、电线电缆和塑料制品等。

接枝改性聚乙烯常用于制备粘合剂、涂料和封装材料等。

综上所述，聚乙烯的改性分析涉及改性方法、改性效果和应用领域等方面。

通过物理改性和化学改性可以改变聚乙烯的结构和性能，从而满足不同领域的需求。

聚乙烯的改性具有广泛的应用前景，可以应用于电子、建筑、包装等多个领域。

超高分子量聚乙烯（HUMWPE）是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，具有其它工程塑料所无法比拟的抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性、耐低温性、耐应力开裂、抗粘附能力、优良的电绝缘性、安全卫生及自身润滑性等性能，可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料，在纺织、采矿、化工、包装、机械、建筑、电气、医疗、体育等领域具有广泛的应用。

虽然UHMWPE具有许多优异的特性，但也有许多不足，如其熔融指数（接近于零）极低，熔点高（90-210°C）、粘度大、流动性差而极难加工成型,另外与其他工程塑料相比，具有表面，硬度低和热变形温度低、弯曲强度和蠕变性能较差，抗磨粒磨损能力差、强度低等缺点，影响了其使用效果和应用范围。

为了克服UHMWPE的这些缺点，弥补这些不足，使其在条件要求较高的某些场所得到应用，需要对其进行改性。

目前，常用的改性方法有物理改性、化学改性、聚合物填充改性、UHMWPE自增强改性等。

改性的目的是在不影响UHMWPE主要性能的基础上提高其熔体流动性、或针对UHMWPE自身性能的缺陷进行复合改性，如改进熔体流动性、耐热性、抗静电性、阻燃性及表面硬度等，使其能在专用设备上或通用设备上成型加工。

1 物理改性所谓物理改性是指把树脂与其它一种或多种物料通过机械方式进行共混，以达到某种特殊要求，如降低UHMWPE的熔体粘度、缩短加工时间等，它不改变分子构型，但可以赋予材料新的性能。

目前常用的物理改性方法主要有用低熔点、低粘度树脂共混改性、流动剂改性、液晶高分子原位复合材料改性以及填料共混复合改性等。

它是改善UHMWPE熔体流动性最有效、最简便以及最实用的途径。

1.1 用低熔点、低粘度树脂共混改性由于HDPE、LDPE、PP、PA、聚酯、橡胶等都是低熔点、低粘度聚合物，它与UHMWPE混合形成共混体系，当共混体系被加热到熔点以上时，UHMWPE树脂就会悬浮在这些共混剂的液相中，形成可挤出、可注射的悬浮体物料。