硅灰石填充改性聚丙烯体系结构与性能的研究

聚丙烯纳米复合材料的研究及应用李跃文陈枝晴(湖南科技职业学院高分子工程与技术系，长沙,410118 )摘要：综述了聚丙烯基层状填料纳米复合材料、纤维状填料纳米复合材料、粉状填料纳米复合材料、POSS 纳米复合材料制备方法、结构与性能方面的最新研究进展，介绍了聚丙烯／粘土纳米复合材料的一些实际应用，对今后的研究和开发方向也提出了自己的看法。

关键词：聚丙烯，纳米复合材料，纳米填料，研究进展，应用聚丙烯(PP) 是目前产量最大、发展最快的合成树脂之一，它具有良好的综合力学性能、耐热性、耐腐蚀性能和成型加工性能，应用范围十分广泛。

但PP 低温脆性大，耐老化性能不好，容易燃烧，绝对强度和金属材料相比尚有一定差距，这些使其应用受到一定程度的制约。

共聚、共混、加助剂等传统的改性方法均有一定的局限性，近年发展起来的纳米技术给PP 提供了一种新的改性途径，大量的研究表明，将PP 与纳米组份复合，具有广泛而显著的改性效果。

与传统方法相比，通过形成纳米复合材料对PP进行改性具有如下优点：(1)纳米组份含量很少时即有显著的改性效果；(2)在改善某些性能的同时，几乎不损害其它性能，特别是成型加工性能；(3)改性范围广泛。

1、PP /层状填料纳米复合材料1.1 PP/ 层状粘土纳米复合材料自然界有些粘土矿物具有层状结构，如蒙脱土、累托土、斑脱土等。

在适当的条件下，聚合物分子链能插入到粘土片层之间，使片层层间距扩大，甚至剥离，从而形成纳米复合材料。

由于粘土片层的纳米效应和层状结构，PP/层状粘土纳米复合材料的力学强度、热稳定性、阻隔性、阻燃性均有明显改善。

PP/ 蒙脱土纳米复合材料是研究和开发较早的PP 纳米复合材料。

目前的研究主要集中在熔融共混法制备纳米复合材料及其结构与性能上。

王平华［1］等用钠基蒙脱土(Na-MMT) 和经十六烷基三甲基溴化铵处理过的有机蒙脱土(Org-MMT) 分别与PP 制成了纳米复合材料，实验结果表明，Na-MMT 和Org-MMT 对PP 均有良好的增强增韧效果，但两者填充形态不一样，Na-MMT 以纳米粒子形态填充，Org-MMT 以插层形态填充；另外，Na-MMT 还能诱导聚丙烯结晶晶型发生转变，产生有利于提高聚丙烯冲击强度的3晶型。

浅析聚丙烯树脂改性方法【摘要】聚丙烯树脂有着巨大的应用领域和范围，开发高性能的聚丙烯必将成为化工领域的一次突破和飞跃。

我国的树脂生产状况是产量居世界前列但水平不高，先进工艺多依赖国外，改性聚丙烯的开发将扭转这一局面，有力地推动我国成为世界高水平的树脂强国，有着极大的经济效益和现实意义。

【关键词】聚丙烯产业问题改性方法1 前言聚丙烯由丙烯在一定温度、压力的环境中聚合反应而得到的高分子化合物。

与其他通用树脂相比，聚丙烯具有相对密度小、加工性好等特点，但低温脆性大和成型收缩率大的特点制约着聚丙烯下游产业的发展。

为提高聚丙烯市场的使用率和占有率，通过改性性能显著提高，大大拓宽其应用范围。

2 聚丙烯产业存在的问题2.1 装置平均规模偏小，竞争力偏低由于玉门炼化聚丙烯装置属于间歇式液相小本体法工艺，特别是在二零零五年装置扩容改造后，装置加工能力也仅4万吨/年，远低于国内平均水平7万吨/年。

装置规模偏小使生产能耗、物耗偏高，其它附加成本也相对较高，产品成本对国外进口产品缺乏有效竞争力，导致聚丙烯产品价格相对低廉。

2.2 供求距离较远，运输成本高我国聚丙烯主要消费市场集中在华东和中南地区，而东北、西北（玉门炼化地处西北地区，）地区生产的大量聚丙烯产品需通过铁路往南、往东调运，过高的运输成本进一步削弱了聚丙烯产品的竞争力，这无形中增加了聚丙烯的加工成本，降低了聚丙烯的整体经济效益。

2.3 产品结构不合理，产品附加值低目前聚丙烯装置多以生产通用牌号为主，高端市场和部分中端市场基本由国外生产商垄断。

在目前聚丙烯市场尚处于总量短缺局面的情况下，我装置除了盈利水平较低以外，尚且不会有明显压力，但随着未来一段时间国内聚丙烯产能大规模集中释放以及大量新增产能对聚丙烯市场形成冲击时，聚丙烯企业将面临严峻的竞争局面。

3 聚丙烯改性的主要方法为了缓解聚丙烯产业存在的问题，扩大聚丙烯树脂应用范围，提高其潜在价值和市场占有率，列举了以下聚丙烯树脂改性方法。

作者简介：乔四高（1974-）,男，工程师，主要从事塑胶成型的研究及设计方面的工作。

收稿日期：2020-07-09*通讯联系人聚丙烯（PP ）作为五大通用塑料之一，广泛应用于我们的日常生活中，但PP 存在成型收缩率大，耐低温冲击性差，较易老化等缺点，不能作为高性能的工程材料[1]，所以一般将PP 与其他材料共混，制成复合材料以达到改善性能的目的，满足更多环境下的需求，成本也能大幅度降低。

滑石粉是最常用的矿物填料之一，它能够改善PP 的热性能和机械性能，这种填料还可以通过减少和均匀化模塑收缩来促进PP 的成型，这种特性适用于制作无缝连接和零间隙的部件，比如汽车保险杠[2]。

硅灰石是一种链状偏硅酸盐矿物，一般呈现出针状或纤维状集合体，甚至一些微小颗粒仍呈纤维状结构，硅灰石纤维由于其特殊的晶体形态、良好的介电性能和较高的耐热性能等特性，被广泛应用于陶瓷工艺，也可用作聚合物填料，在降低成本的同时，也能改善聚合物产品的性能，高长径比的硅灰石是一种优良的填充改性剂，可用于塑料的增强，硅灰石增强塑料应用最多的就是聚丙烯[3]。

因此，本实验采用硅烷偶联剂改性的滑石粉和硅灰石纤维，研究了滑石粉和硅灰石纤维的含量对聚丙烯的力学性能，热性能及微观结构的影响，进行冲击性能和拉伸性能测试以及微观形态观察。

1　实验部分1.1　原材料聚丙烯（PP ）：中国石油化工股份有限公司；滑石粉：SK -6500P ，辽宁精华新材料有限公司；硅灰石纤维：AT -0025，江西科源粉体有限公司；硅烷偶联剂：KH -171，淮安和元化工有限公司；无水乙醇：成都市科龙化工试剂厂。

1.2　主要实验仪器高混机：SHR -1.0，江苏白熊机械有限公司；缺口制样机：XQZ -J ，承德市金建检测仪器有限公司；同向双螺杆挤出造粒机：TSE -30A ，南京瑞亚福斯特高聚物装备限公司；塑料注射成型机：TTI -95G ，东华机械有限公司；微机控制电子万能试验机：CMT6104，美斯特工业系统有限公司；摆锤式冲击试验机：PIT501J ，深圳万测实验设备有限公司；滑石粉/硅灰石纤维/聚丙烯复合材料的制备与性能研究乔四高1，陈师岐2，周宴宇2，王选伦2*(1.重庆海德世控制拉锁系统有限公司，重庆 4000542.重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆 400054)摘要：采用挤出注塑的工艺制备了不同配比的滑石粉（Talc ）/硅灰石纤维/聚丙烯（PP ）复合材料，研究了滑石粉和硅灰石纤维的含量对聚丙烯的力学性能，热性能及微观结构的影响。

- 34 -第44卷第2期 非金属矿 Vol.44 No.22021年3月 Non-Metallic Mines March, 2021KH-570/硬脂酸复合改性硅灰石及填充聚丙烯研究冉 霞1 刘 粲1 何勤军2 葛 文1*（1 中国地质大学（武汉）材料与化学学院，湖北 武汉 430074；2 上高县蒙特英矿纤有限公司，江西 宜春 336400）摘 要 采用硅烷偶联剂KH-570和硬脂酸复合改性剂对硅灰石进行改性处理，将改性后的硅灰石填充在聚丙烯中，研究硅灰石/聚丙烯复合材料的性能。

通过对比硅灰石改性前后粉体吸油值及红外光谱分析，确定硅灰石改性的最佳条件：复合改性剂质量分数为2%，改性剂质量配比为1∶1，改性时间为1 h ，改性温度为60 ℃，搅拌速度为300 r/min 。

改性硅灰石填充聚丙烯研究表明，当其填充量为硅灰石质量的45%时，复合材料的弯曲模量为1 531.54 MPa ，弯曲强度为30.42 MPa ，拉伸强度无明显变化。

关键词 硅灰石；吸油值；聚丙烯；填充中图分类号：TQ316.6　文献标志码：A 文章编号：1000-8098(2021)02-0034-04Study on KH-570/ Stearic Acid Composite Modification Wollastonite and Filling PolypropyleneRan Xia 1 Liu Can 1 He Qinjun 2 Ge Wen 1*(1 Faculty of Materials Science and Chemistry, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan, Hubei 430074; 2 Shanggao CountyMengteying Mineral Fiber Co., Ltd., Yichun, Jiangxi 336400)Abstract The wollastonite was modified with silane KH-570 and stearic acid. The modified wollastonite was filled in polypropylene, and the properties of wollastonite/polypropylene composite were studied. By comparing and analyzing the oil absorption value of wollastonite powder before and after modification and infrared spectrum analysis, the optimum conditions of wollastonite modification were determined as follows: the dosage of composite modifier was 2%, the quality ratio of modifier was 1∶1, the modification time was 1 h, the modification temperature was 60 ℃, and the stirring speed was 300 r/min. The results showed that when the filling was 45% of the mass of wollastonite, the bending modulus and bending strength of the composite materials reached 1 531.54 MPa and 30.42 MPa respectively, and the tensile strength did not change significantly.Key words wollastonite; oil absorption value; polypropylene; filling收稿日期：2021-01-20基金项目：新余市科技局项目（KH186460）。

对聚丙烯的改性方法的探讨摘要：聚丙烯（pp）是五大通用塑料之一，具有密度小、刚性好、强度高、耐挠曲、耐化学腐蚀、绝缘性好等优等。

不足之处是低温冲击性能较差、易老化、成型收缩率大。

pp 用途相当广泛，可用于包括农业和三大支柱产业（汽车工业、建筑材料、机械电子）在内的诸多领域。

开拓pp在重大产业领域的市场，取代其他塑料，所凭借的因素一是pp 物美价廉、二是pp改性的进展。

尽管pp 生产工艺和催化剂历经几代更新，取得了很大的成就，但要用反应器产品直接作为某些目标产品（包括注塑级、纤维级、薄膜级等）的原料或专用料，有的还需提高它的综合性能。

即对反应器后产品作一定的改性。

反过来说，pp改性也扩大了自身的应用领域，通过改性，人们可以得到性能好和价廉的pp原料。

本文对聚丙烯的两种改性方法：化学改性和物理改性做了详细的阐述。

关键词：聚丙烯改性方法塑料按照参加聚合的单体组成，pp可分为均聚物和共聚物两种。

均聚物由单一丙烯单体聚合而成，因而具有较高的结晶度、机械强度和耐热性。

pp共聚物是聚合时加入少量乙烯单体共聚而成，具有较高的冲击强度。

广义上讲，相对于均聚物，共聚物可以说是一种改性产品。

目前国内石化厂生产pp以均聚物为主，品种单一，提供pp均聚物的改性方法无疑是有现实意义的。

一、化学改性聚丙烯的化学改性是指通过化学方法改变聚丙烯分子链上的原子或原子团的种类及组合方式的改性方法。

经化学改性后的聚丙烯，其分子链结构发生变化，从而对材料的聚集态结构或织态结构产生影响，改变材料性能，因此，通过化学改性可以得到具有不同应用性能的新材料。

1、聚丙烯的共聚改性以丙烯单体为主的共聚改性可在一定程度上增进均聚pp的冲击性能、透明性和加工流动性，它是提高pp 韧性，尤其是低温韧性的最有效的手段之一。

将丙烯、乙烯混合在一起聚合，其聚合物主链中无规则地分布着丙烯和乙烯链段，乙烯则起着阻止聚合物结晶的作用，当乙烯质量分数达到20%时结晶便很困难，当质量分数为30%时就完全无定形，成为无规共聚物，其特点是结晶度低、透明性好、冲击强度增大等。

改性聚丙烯研究报告总结
本次研究主要对改性聚丙烯（PP）进行了探究，并对其性能
进行了分析和评价。

在改性方面，我们通过添加不同的改性剂对聚丙烯进行了处理，不仅提高了其抗冲击性能，还改善了其热稳定性和耐候性。

通过对比实验组和对照组的测试数据，我们发现改性聚丙烯在抗冲击力、耐热性和耐候性方面都有较大的提升，这证明了改性剂的添加对聚丙烯的性能产生了显著影响。

在性能分析方面，我们对改性聚丙烯进行了力学性能、热性能、电性能和表面性能等方面的测试。

结果表明，改性聚丙烯具有较高的韧性和强度，具备较好的耐高温性能和耐化学腐蚀性能。

此外，改性聚丙烯的表面性能也得到了改善，具有较好的润湿性和附着力。

综上所述，本次研究通过添加改性剂对聚丙烯进行改良，提高了其综合性能。

改性聚丙烯具有较好的抗冲击性、耐热性、耐候性和化学稳定性等特点，适用于各种工业应用领域。

然而，仍有一些问题需要进一步研究和探索，如改性剂的最佳添加量、改性过程的条件优化等。

希望本次研究能为改性聚丙烯的应用和开发提供一定的参考和指导。

研究报告弹性体,2001212225,11(6):9～11CHINA ELASTOMERICS收稿日期:2001206208作者简介:方少明(1963-),男,河南汝南人,郑州轻工业学院化学工程系主任,教授。

主要从事高聚物改性、结构与性能、功能高分子材料方面的研究与教学。

发表学术论文60多篇,完成省部级鉴定成果10项;荣获省科技进步二等奖2项。

3河南省科技攻关项目(001090206)SBS/EVA 改性PP 力学性能的研究3方少明,周立明,白宝丰,刘东亮,张华林,吴聪艺,程德才(郑州轻工业学院化工系高分子材料教研室,河南郑州　450002)摘　要:研究了PP/EVA 、PP/SBS 和PP/EVA/SBS 共混体系,对其不同配比的共混体系进行了物理机械性能测试与讨论。

结果表明,SBS 和EVA 并用增韧PP 时,当质量份大于17份时有着显著的协同效应,PP/EVA/SBS 三元共混物具有优良的抗冲击性能。

关键词:PP ;SBS ;EVA ;CaCO 3;共混;增韧;改性中图分类号:TQ 334.2 文献标识码:A 文章编号:100523174(2001)0620009203 聚丙烯(PP )自1957年问世以来得到了快速发展,其产量很快占居合成树脂产量的第3位,仅位于PE 、PVC 之后。

聚丙烯有很多优点,如:它是塑料中最轻的品种之一,耐热性、刚性、拉伸强度、压缩强度等均优于聚乙烯;另外,PP 还具有突出的耐折叠性、优良的加工性等。

但其亟待克服的缺点是低温易脆裂、成型收缩率大、不易粘结和染色等。

为了扩大PP 的应用范围,各种对PP 改性的研究和应用一直在开展,多年来已取得了丰硕成果。

如:PP/NR 、PP/BR 、PP/SBS 、PP/SBS/BR 、PP/EPDM 等共混体系均明显改善了PP 的低温易脆裂性[1～2]。

而以CaCO 3、云母和硅灰石等填充PP ,不仅可以提高PP 尺寸稳定性、耐热性、刚性且能降低成本[3]。

1.1聚丙烯塑料的改性及应用中国塑料加工工业协会改性塑料专业委员会副理事长兼秘书长教授级高级工程师刘英俊1聚丙烯在合成树脂生产中占据重要地位，发展极为迅速聚丙烯是五大通用合成树脂中的一个重要品种，在国内外的发展均十分迅速。

在全球塑料用五大合成树脂中，聚丙烯的产量占有1/4左右的份额，预计2006年世界五大通用合成树脂的总产能将达到1亿9千万吨，其中聚丙烯4878万吨，占总产能的25.6%[1]。

而我国2004年聚丙烯树脂产量为474.88万吨，进口291.4万吨，出口1.53万吨，其表观消费量为764.7万吨，占当年全国五大通用树脂表观消费量总和2954万吨的25.9%。

预计到2010年我国聚丙烯树脂的表观消费量将增加至1080万吨，较2004年增长40%以上。

表1列出近期投产和正在建设的聚丙烯装置的地点和产能。

在已宣布的新增产能中，中石化253万吨/年，中石油135万吨/年，而且大多数项目的产能都在30万吨以上，达到世界级规模。

这些装置全部投产后，中石化的聚丙烯产能将超过巴赛尔公司，跃居全球榜首，中石油也将列位前五名之列，届时中国将成为生产聚丙烯树脂全球产能最大的国家。

另据报道，我国聚丙烯树脂的产量1995年仅为107.35万吨，到2005年达到522.95万吨，平均年递增38.7%，同期表观消费量也从212.92万吨增至823万吨，平均年递增28.7%，成为全球聚丙烯消费增长最快的国家[2]。

2聚丙烯基本知识2.1树脂与塑料的定义和分类树脂（Resin）：高分子材料亦称高分子聚合物，分为天然高分子材料和合成高分子材料。

在合成高分子材料中按塑料、橡胶、纤维三大用途分为合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类，其中用于塑料的合成树脂所占的比例最大，约占合成材料总量的2/3以上。

塑料（Plastics）：以合成树脂为主要成分，添加有适量的填料、助剂、颜料，而且在加工过程中能流动成型的材料。

热塑性塑料（ThermoPlastics）：能在特定温度范围内反复软化和冷却硬化的塑料。

嘉力欣改性PP（聚丙烯）技术研究方案聚丙烯介绍：聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/cm，是目前所有塑料中最轻的品种之一。

它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0. 01%，分子量约8万一15万。

成型性好，但因收缩率大(为1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好，易于着色。

PP聚丙烯的常规等级：一、均聚PP-聚丙烯[size=-1]Homo-polymer polypropylene，简称PPH聚丙烯PP的均聚物简称PPH，是单一丙烯单体的聚合物。

聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物是有规立构聚合物中的第一个。

其历史意义更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。

二、PP共聚物，Polypropylene Copolymer，简称PPC，是丙烯单体与乙烯单体的共聚物；按照乙烯单体在分子链上的分布方式，共聚PP可以分为无规共聚物（PPR）和嵌段共聚物（PPB）两种。

PPH的刚性好，但耐冲击性不好，尤其耐低温冲击性更不好，耐蠕变性差。

PPB的耐冲击性好，但耐蠕变性和PPH一样差。

PPR的耐冲击性和耐蠕变性则都好。

三、CPP膜-聚丙烯CPP是”Casting Polypropylene“的简称，即聚丙烯流涎薄膜。

是通过熔体流涎、骤冷生产的一种无拉伸、非定向的平挤薄膜。

它不经过BOPP中的纵向拉伸和横向拉伸两个过程，直接流涎成产品宽度。

嘉力欣改性PP针对汽车行业PP用于汽车工业具有较强的竞争力，但因其模量和耐热性较低，冲击强度较差，因此不能直接用作汽车配件，轿车中使用的均为改性PP产品，其耐热性可由80℃提高到145℃~150℃，并能承受高温750~1000h后不老化，不龟裂。

产品，可以作为汽车仪表板、保险杠，嘉力欣PP改性材料生产的同类产品成本降低30%，改性PP用作汽车配件具有十分广阔的开发前景。

矿物填料对改性聚丙烯熔接痕强度的影响陈业中;钱志军;俞飞;杨波;吴国峰;丁正亚;罗忠富【摘要】研究了滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母粉、硫酸钡、玻璃纤维六种矿物填料类型、粒径和含量对填充改性聚丙烯复合材料熔接痕强度、普通拉伸屈服强度和强度保持率的影响.结果表明:球型结构的矿物填充聚丙烯熔接痕强度和强度保持率最高;同一种矿物填充时,小粒径比大粒径的矿物填充聚丙烯的熔接痕强度和强度保持率高;同一种矿物填充时,矿物含量越高,熔接痕强度和强度保持率越低.【期刊名称】《广州化学》【年(卷),期】2017(042)004【总页数】6页(P39-44)【关键词】聚丙烯;熔接痕强度;强度保持率;滑石粉;碳酸钙;玻璃纤维【作者】陈业中;钱志军;俞飞;杨波;吴国峰;丁正亚;罗忠富【作者单位】金发科技股份有限公司塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州510663;金发科技股份有限公司塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州510663;金发科技股份有限公司塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州 510663;金发科技股份有限公司塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州 510663;金发科技股份有限公司塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州 510663;金发科技股份有限公司塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州 510663;金发科技股份有限公司塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州 510663【正文语种】中文【中图分类】TQ325.14;TQ327.8在多浇口注塑成型的情况下，塑料熔体在模具内会产生两个方向以上的流动（模具内会存在多股料流），当多个方向的熔体相遇熔合并冷却后，容易在制件中形成熔接痕，熔接痕处的形态、结构与力学性能不同于制件的其它部位[1-2]。

熔接痕的产生不仅会影响制件的外观，而且会使其力学性能（拉伸强度和冲击强度等）受到不同程度的影响，熔接痕区域的强度一般为原始材料强度的10%～90%[3-4]。

为了改善和避免熔接痕对塑料制件在使用过程中的不利影响，很多学者[5-12]研究了注塑工艺（注塑温度、注射压力、保压压力、模具温度、注塑时间和填充速度等）对熔接痕强度的影响。