聚丙烯增韧改性
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聚丙烯化学改性方法
聚丙烯化学改性是一种通过化学方法,使聚丙烯改性,其性能大幅改变的工艺。
改性后的聚丙烯具有更优异的力学性能,耐热性和耐化学性,并可以提高材料的分散稳定性、外观质量和耐候性等,在21世纪以来,聚丙烯改性受到越来越多的关注。
1、聚丙烯改性原理
聚丙烯是一种特殊的增韧塑料,改性原理是为了改变原材料的力学性能而引入有机活性基团。
当把有机活性基团嵌入聚丙烯链条中后,能使聚丙烯的玻璃转变温度,拉伸率,弯曲弹性模量和动态力学特性,耐化学性能以及热稳定性得到极大改善。
2、聚丙烯改性方法
(1)物化改性。
物化改性通常将无机物引入聚丙烯材料,进而改善其力学性能和
动态力学特性。
目前常用的物化改性方法有热变形、拉伸处理和磷化、氯化等。
3、聚丙烯改性应用
由于聚丙烯改性材料具有更加优异的力学和高温性能,因此它得到了广泛的应用。
如用来改性汽车部件,能使汽车耐磨性提高,使汽车更耐久;也可以用来生产建筑材料,使墙壁更耐火,更不易发霉;还可以用来生产电线电缆,使电缆更耐火、抗拉性更加优异。
同时,改性的聚丙烯还可以用于工业制品的生产,比如汽车零件、电子元器件等,而且具有耐泡和耐开裂性能。
总之,聚丙烯改性手段多样、性能优异,它的应用非常广泛,可以改变很多建筑、工业制品、汽车零部件等材料的物理性能,使其具备更优异的力学性能,耐热性和耐化学性能,有助于提高现代工业产品的性能和使用寿命,是可持续发展的重要手段。
PP改性工艺全解析(含配方)
本文档旨在解析聚丙烯(PP)改性工艺的全过程,并提供相关配方。
以下是详细内容:
1. 聚丙烯(PP)改性概述
聚丙烯是一种常用的高分子材料,具有良好的物理和化学性能。
为了进一步改善其性能,人们开发了多种改性工艺。
2. 常见的聚丙烯改性方式
以下是常见的聚丙烯改性方式:
2.1 增韧改性
增韧改性是指通过添加韧性剂或填充剂来提高聚丙烯的韧性。
常用的增韧剂包括乙烯丙烯橡胶(EPR)、塑料增韧剂等。
填充剂可
以选择碳酸钙、碳酸镁等。
2.2 抗静电改性
抗静电改性主要是为了改善聚丙烯的导电性能,以防止静电积聚。
常用的抗静电剂包括导电纤维、导电粉末等。
2.3 耐热改性
耐热改性是指通过添加耐热剂来提高聚丙烯的耐高温性能。
耐热剂可以选择氧化镁、氧化铝等。
3. 示例配方
以下是一种常见的聚丙烯改性配方示例:
- 聚丙烯:80%
- 乙烯丙烯橡胶(EPR):15%
- 碳酸钙:5%
4. 结论
通过上述分析,我们了解了聚丙烯改性的概述、常见方式及示例配方。
这可以帮助我们在聚丙烯的改性过程中做出正确的决策。
以上是对PP改性工艺的全解析,内容简洁明了。
改性pp材料改性PP材料。
改性PP材料是指通过在聚丙烯(PP)基础材料中添加一定比例的改性剂,以改善PP材料的性能和加工工艺。
改性PP材料具有优异的物理性能、化学稳定性和加工性能,被广泛应用于汽车、家电、电子、建筑等领域。
本文将从改性PP材料的种类、性能及应用领域等方面进行介绍。
一、改性PP材料的种类。
1.增韧改性PP材料。
增韧改性PP材料是通过在PP基础材料中添加增韧剂,如SEBS、EPDM等,以提高PP材料的韧性和抗冲击性能。
这种改性PP材料不仅具有优异的力学性能,还具有良好的耐热性和耐候性,适用于汽车保险杠、家电外壳等领域。
2.增强改性PP材料。
增强改性PP材料是在PP基础材料中添加增强剂,如玻璃纤维、碳纤维等,以提高PP材料的强度和刚性。
这种改性PP材料具有优异的机械性能和热稳定性,适用于汽车零部件、工业零配件等领域。
3.耐热改性PP材料。
耐热改性PP材料是通过在PP基础材料中添加耐热剂,如热稳定剂、阻燃剂等,以提高PP材料的耐高温性能。
这种改性PP材料具有优异的耐热性和阻燃性能,适用于电子电器、建筑材料等领域。
二、改性PP材料的性能。
1.力学性能。
改性PP材料具有优异的力学性能,包括抗拉强度、弯曲强度、冲击强度等,能够满足不同领域的工程要求。
2.热稳定性。
改性PP材料具有良好的热稳定性,能够在高温环境下保持稳定的物理性能,适用于高温工艺加工。
3.耐候性。
改性PP材料具有良好的耐候性,能够在户外环境中长期使用而不发生老化、变色等现象。
4.加工性能。
改性PP材料具有良好的加工性能,能够通过注塑、挤出、吹塑等工艺加工成型,适用于各种复杂形状的制品生产。
三、改性PP材料的应用领域。
1.汽车领域。
改性PP材料在汽车外饰件、内饰件、发动机舱件等领域有着广泛的应用,如汽车保险杠、车灯支架、仪表盘等。
2.家电领域。
改性PP材料在家电外壳、零部件等领域有着广泛的应用,如洗衣机外壳、冰箱把手、空调面板等。
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究聚丙烯 (Polypropylene, PP) 是一种常见的热塑性聚合物,具有良好的力学性能和化学稳定性。
然而,其脆性和低冲击强度限制了其在一些应用领域的使用。
因此,为了提高聚丙烯的韧性和抗冲击性能,需要进行增韧改性。
本文将探讨聚丙烯增韧改性的两种常用方法:POE (Polyolefin elastomer) 和 EPDM (Ethylene-propylene-diene terpolymer)。
POE是一种弹性体,其结构中含有少量的丙烯,在聚丙烯中以分散相形式存在。
POE与聚丙烯之间的相容性较好,可以有效提高聚丙烯的抗冲击性能。
研究表明,随着聚丙烯中POE含量的增加,聚丙烯的拉伸韧性和冲击强度都会显著提高。
这是因为POE的弹性性质可以吸收冲击能量,从而有效减少聚丙烯的脆性。
EPDM 是一种橡胶弹性体,其结构中含有乙烯 (Ethylene)、丙烯(Propylene) 和二烯 (Diene)。
EPDM 能够与聚丙烯形成良好的相容性,并且可以在聚丙烯中有效分散。
EPDM 可以提高聚丙烯的拉伸韧性、冲击强度和耐热性。
研究表明,聚丙烯中 EPDM 的含量增加,可以显著提高聚丙烯的冲击强度和抗拉伸性能。
这是因为 EPDM 的弹性性能可以增加聚丙烯的延展性,从而提高聚丙烯的韧性。
POE和EPDM的增韧效果取决于它们与聚丙烯的相容性和分散性。
实验研究发现,聚丙烯中POE和EPDM的颗粒分散均匀,并且与聚丙烯形成良好的相容性,可以显著提高聚丙烯的韧性和抗冲击性能。
此外,研究还发现,POE和EPDM的分子量对聚丙烯的增韧效果也有一定影响。
较低分子量的POE和EPDM往往能够更好地分散在聚丙烯中,并且可以提供更好的增韧效果。
总之,POE和EPDM都是常用的聚丙烯增韧材料。
它们能够与聚丙烯形成良好的相容性,提高聚丙烯的韧性和抗冲击性能。
选择适当的POE或EPDM材料,并控制其含量和分子量,可以获得理想的聚丙烯增韧改性效果。
实验设计方案一:PP的改性
一.实验目的
1.学习和掌握双螺杆挤出机的操作。
2.了解PP的共混增韧方法
二.实验原理
聚丙烯是由丙烯单体聚合而得到的热塑性加聚物,具有优良的抗冲击性、耐化学药品性、透明性、电绝缘性及加工性等性能,但是其均聚物的低温性能和耐老化性能较差,成型收缩率大,共混改性可以作为提高聚丙烯力学性能和扩大其应用的一条比较实用的途径。
利用橡胶类聚合物进行聚丙烯改性,在韧性提高的同时也可以使刚性降低、脆性增大。
采用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)改性填充聚丙烯,其共混物能够有效提高冲击性能、断裂伸长率和熔体流动速率,制品表面光泽也有所提高。
改性聚丙烯采用EVAD的VAc(乙酸乙烯)含量为14%~18%,此时EVA 为极性较低的非晶性材料,加入聚丙烯共混体系后有明显的增韧作用。
随着EVA 用量的增加,其缺口冲击性强度也提高,断裂伸长率显著增大,而弯曲强度、拉伸强度、热变形温度有所下降。
EVA的加入使共混体系中各组分的均匀分散达到较好的分散效果。
采用EVA改性聚丙烯较EPDM、SBS等改性剂的成本低。
华北工学院用EVA-15对聚丙烯增韧,使材料韧性最高值比纯聚丙烯提高12倍,而成本低于聚丙烯与弹性体或橡胶的改性材料。
调节共混物比例及加工工艺条件可制得具有不同性能特点的共混材料。
PP的加入也可以改善PP的韧性,并提高低温落球冲击强度。
PP与高密度聚乙烯共混,可改善PP的拉伸性能和韧性。
三.实验设备和原料
1.主要设备:双螺杆挤出机
2.PP/EVA/LDPE增韧体系配方:。
聚丙烯增韧改性的方法及机理PP本身脆性(尤其是低温脆性)较大,用于对韧性要求较高的产品(特别是结构材料)时必须对PP进行增韧改性。
1 无规共聚改性采用生产等规PP的工艺路线和方法,使丙烯和乙烯的混合气体进行共聚,即可制得主链中无规则分布丙烯和乙烯链节的共聚物。
共聚物中乙烯的质量分数一般为1%~7%。
乙烯链节的无规引入降低了PP的结晶度,乙烯含量为20%时结晶变得困难,含量为30%时几乎完全不能结晶。
与等规PP相比,无规共聚PP结晶度和熔点低,较柔软,透明,温度低于0℃时仍具有良好的冲击强度,一20%时才达到应用极限,但其刚性、硬度、耐蠕变性等要比均聚PP低10%~15%。
无规共聚PP主要用于生产透明度和冲击强度好的薄膜、中空吹塑和注塑制品。
其初始热合温度较低,乙烯含量高的共聚物在共挤出薄膜或复合薄膜中作为特殊热合层得到了广泛应用2 嵌段共聚改性乙丙嵌段共聚技术在20世纪60年代即已出现,其后很快得到推广。
美国从1962年开始工业化规模生产(丙烯/乙烯)嵌段共聚物,该共聚物含有65%一85%的等规PP、10%一30%的乙丙共聚物和5%的无规PP 。
(丙烯/乙烯)嵌段共聚物与无规共聚PP一样,也可以在制造等规PP的设备中生产,有连续法和间歇法两种工艺路线。
(丙烯/乙烯)嵌段共聚物具有与等规PP及高密度聚乙烯(HDPE)相似的高结晶度及相应特征,其具体性能取决于乙烯含量、嵌段结构、分子量大小及分布等。
共聚物的嵌段结构有多种形式,如有嵌段的无规共聚物、分段嵌段共聚物、末端嵌段共聚物等。
目前工业生产的主要是末端嵌段共聚物以及PP、聚乙烯、末端嵌段共聚物三者的混合物。
通常(丙烯/乙烯)嵌段共聚物中乙烯质量分数为5%一20%。
(丙烯/乙烯)嵌段共聚物既有较好的刚性,又有好的低温韧性,其增韧效果比无规共聚物要好。
其主要用途为制造大型容器、周转箱、中空吹塑容器、机械零件、电线电缆包覆制品,也可用于生产薄膜等产品3 接枝共聚改性PP接枝共聚物是在PP主链的某些原子上接枝化学结构与主链不同的大分子链段,以赋予聚合物优良的特性。
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究聚丙烯(Polypropylene,PP)是一种重要的塑料材料,具有优异的机械性能和化学稳定性,广泛应用于自动化设备、日用品、医疗器械等领域。
然而,由于其韧性较低,很难满足一些特殊应用的要求。
因此,研究如何增强聚丙烯的韧性成为了近年来的研究热点之一聚丙烯的增韧改性技术主要包括添加增韧剂和改变聚合条件两种方法。
其中,添加增韧剂是最常用的方法。
聚丙烯增韧剂主要有弹性体增韧剂、碎片增韧剂和亲水性增韧剂等。
POE(聚乙烯/聚丙烯酸酯嵌段共聚物)和EPDM(乙烯/丙烯橡胶)是两种常用的弹性体增韧剂,其主要特点是具有良好的柔韧性、高韧性和低温性能。
POE与EPDM作为增韧剂改性聚丙烯的研究表明,它们能够有效提高聚丙烯的韧性和冲击强度。
研究发现,由于POE和EPDM的高柔韧性和高断裂韧性,其加入聚丙烯基体后能够有效吸收冲击能量,从而增加了聚丙烯的冲击强度。
同时,POE和EPDM的弹性能够减弱聚丙烯的刚性,使其具有更好的弯曲性和可塑性。
因此,POE和EPDM能够显著改善聚丙烯的韧性,使其更适合一些要求高韧性的应用领域。
此外,POE和EPDM还可以通过相容性改善聚丙烯的加工性能。
研究发现,POE和EPDM与聚丙烯的相容性较好,能够提高聚丙烯的熔融流动性。
这是因为POE和EPDM分子链中的醋酸酯基团和丙烯基团与聚丙烯基体具有一定的相互作用力,从而提高了聚丙烯的熔融温度和熔融流动性。
因此,在添加POE和EPDM增韧剂的情况下,聚丙烯可以更容易地加工成型,并且具有更好的表面质量。
综上所述,POE与EPDM作为聚丙烯的增韧剂能够显著提高聚丙烯的韧性和冲击强度,并改善其加工性能。
因此,在聚丙烯材料的应用中,POE和EPDM的使用具有重要的意义。
未来的研究可以进一步探索POE和EPDM增韧聚丙烯的工艺条件优化、界面结构调控等方面的内容,以实现更好的改性效果。
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。
聚丙烯增韧1.聚丙烯的发展历程自1957年意大利蒙科卡迪公司首次实现工业化以来,聚丙烯(PP)树脂及其制品发展速度一直位于各种塑料之首。
在1978年PP的世界产量超过了400万吨/年,仅次于聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯,位居世界第四位;1995年PP的世界产量达1910万吨/年,超过聚苯乙烯位居第三;2000年PP的世界产量为2820万吨/年,超过聚氯乙烯的2600万吨/年上升为世界第二;目前聚丙烯的世界产量达到了3838万吨/年。
在此同时,我国聚丙烯工业发展迅猛,1995年产量为107.3万吨,2000年已经突破300万吨,2004年产量迅猛增至474.9万吨。
初步估计到2006年底,我国PP的年总生产能力已经超过650万吨,在一定程度上缓解我国PP的供需紧张。
聚丙烯由于其优异的使用潜能,广泛应用于注塑成型、薄膜薄片、单丝、纤维、中空成型、挤出成型等制品,普及及工农业及生活日用品的各个方面。
如此迅速的增长速度主要归因于其可以替代其它塑料树脂以及能够开发应用各种新型的塑料、橡胶和纤维的优异性能:原料来源丰富,价格低廉并且无毒无害;相对密度小,透光性好,有较好的耐热性等。
但是PP有个很明显的缺点就是韧性较差,对缺口十分敏感,这在很大程度上限制了其在工程领域的应用空间。
因此近些年来,国内外众多学者专家在PP改性的理论基础和应用研究中展开了众多的研究取得一定成效的工作,通过共混、填充和增强等方法改性之后的聚丙烯复合材料也已经成功地运用到了实际生产中,扩大了材料的使用范围,在家电、汽车、仪表等工业各领域占据了重要地位。
近十多年来,在我国经济高速增长的带动下,聚丙烯的应用技术不断进步。
但是我国的聚丙烯进展与国外相比,在聚合技术、工业化成本、产品数量、品种类别等方面都存在着很明显的差距。
根据我国发展中国家的国情,大力开展聚丙烯多元复合材料改性研究是解决上述问题最有效的途径。
采用塑料的高性能化合成本不断的降低来推动PP的发展,因此目前是聚丙烯快速发展的良好机会。
通过各种手段改善PP性能,最终使得PP几乎可以与某些工程塑料相媲美,从而增加PP 和其它热塑性塑料树脂甚至是某些工程塑料的竞争能力。
2. 聚丙烯的性能及其改性(1)聚丙烯优缺点聚丙烯结晶性好,具有质轻、价廉、无毒无害、无味等优点,而且还具有耐腐蚀、力学性能相对较高等优点,其分子式为:从分子结构单元来看,其侧链的-CH3基团是非极性的.位垒小,整条分子链和分子分子侧链均容易发生旋转:全同或间同的聚丙烯结构均比较规整,结晶倾向大,易拉丝制成纤维;无规聚丙烯结晶性差,有着橡胶状弹性体的特点。
PP的基本特性如下:(I)PP是结晶性高聚物,其结晶程度能够达到50%~70%,具有较为明显的熔点,熔融温度为164℃~170℃。
(2)热稳定性较好,初始热分解温度可以达到300℃以上,与氧接触的情况下,树脂在260℃左右开始发黄。
(3)PP的熔体流动性能好,成型性能良好。
并且成型制件的表面光泽、染色效果、外伤痕迹等方面都优于PE。
(4)PP是五大通用塑料中耐热性能最高的一种,制件可以在100℃的条件下煮沸消毒。
(5)熔体弹性较大,但冷却凝固速度很快快,同时成型收缩比较大(1%~2.5%),且结晶具有各向异性,在成型制品与模具设计时需要加以考虑。
(6)PP的成型能力比较强,能够适应常规通用塑料的加工工艺,如注射成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型,旋转成型等。
(7)由于分子量较大,结晶结构等规度大而易结晶,其力学性能:包括了拉伸强度、弯曲强度、硬度等均优于低压聚乙烯,而且还有优异的刚性和耐折叠性。
(8)化学稳定性高,能耐80℃以下的酸、碱、盐溶液以及很多化学有机溶剂。
(9)聚丙烯的高频电性能优良,几乎不受环境湿度的影响。
其介电强度高且随着温度上升而增高,介电常数低(2.2~2.6),不受温度和频率影响,特别是适用于制作电绝缘元件。
尽管聚丙烯有以上众多的优点,但是,聚丙烯也有一些不足之处。
最大的缺点就是耐寒性差,低温易脆断;其次是成型收缩率大,抗蠕变性差,制品的尺寸稳定性差,容易发生翘曲变形。
这些主要缺点都限制了聚丙烯的广泛应用。
PP的其它缺点以及造成这些缺点的原因如下:(1)在低温和高应变速率的情况下,吸收的冲击能量来不及在分子链内传递,故表现出低温韧性差。
这主要是由于分子结构中的-CH3基团的存在,低温环境下链节移动困难,分子链弯曲性能下降所造成。
此外,PP为高结晶性聚合物,其生成的球晶尺寸较大,这是PP易产生裂纹,冲击性能差韧性低的主要原因。
(2)刚性不足,不适宜制作受力机械部件,特别是制件上存在缺口对外力作用十分敏感。
制品成型收缩大,产品精度低且容易变形。
(3)PP易受到紫外线影响而发生老化,所以造成户外使用寿命大幅度下降,这主要是由于-CH3基团的存在,导致在环境中分子结构中的α氢原子容易反应,发生氧化降解。
(4)PP由非极性分子组成,分子之间的排斥力非常强。
这导致了:其装饰性和装配性差;染色后的制件色泽曲于反光性差而降低了艳丽感觉;表面的涂漆、电镀、粘贴、蒸发加工亦相当的空摊;制件的热溶粘结和溶剂粘结性差。
(2)β晶型聚丙烯的特征及表征近些年来PP高性能化技术研究尤其活跃,如嵌段共聚、高结晶化、高分子量化、合会化、复合化、交联、形态控制等手段。
其中的通过结晶形态控制可改善PP树脂原有的结构和性能,提高它的耐冲击性和低温韧性。
PP是高结晶聚合物,在熔融冷却结晶的过程中会形成较大尺寸的球晶,球晶之间往往有比较明显的界面分界,当材料发生变形时,由于外力引发的裂纹很容易沿着这些界面向内扩展,使PP材料产生脆性断裂。
添加合适的成核剂可使PP形成β晶,晶粒细小化,减少内部的缺陷,使其缺口冲击强度得到明显提高。
β晶的主要表征手段有以下两种:(1)X射线衍射法β晶在X射线衍射图中有两个特征强衍射峰,分剐对应2 θ=16.1º(300)和21.2º(301),图1为不含α晶的β晶PP的X射线衍射图,从左至右各衍射峰出峰位置分别是α(110,14º)、α(040,16.6º)、α(130,18.5º)、α(111,21º)、α(1 3l,21.6º),图2为含β晶PP的X射线衍射图,在16.1º处有一β晶的特征衍射峰,根据衍射强度可计算出结晶物中β晶的含量(用Kx表示)。
公式中,Hα1 Hα2 Hα3为β晶各个晶面的衍射强度(用峰高表示),Hβ为β晶的衍射强度。
(2)差示扫批量热(DSC)法应用DSC可检测是否有β晶存在于样品中。
由图3和图4,可以看出只含α结晶的PP的熔融曲线仅在167℃有一个熔融吸热峰。
含β晶型PP则分别在166℃和149℃有两个熔融吸热峰,分别为α晶和β晶的熔融吸热峰,可以验证β晶的存在,从熔融曲线中β峰的高度和α峰高度的比值,可考察样品在热处理条件产生的β晶的含量,以K DSC表示,K DSC=Kβ/Kα,但是出于这是一熔融过程,在测量时会有部分的晶体熔融,导致测量的结果会有一定的偏差。
2. 聚丙烯的改性针对PP的上述的一系列缺点,其改性方法也是多种多样,总体上可以划分为两类:化学改性和物理改性。
化学改性主要是通过改变聚丙烯的分子链结构,从而改进PP材料性能。
化学改性的方法主要包括:接枝、共聚、交联、氯化、氯磺化等。
物理改性的方法是通过改变聚丙烯材料的高次结构,最终以达到改善材料性能的目的。
物理改性方法主要包括:表面改性、共混改性、填充改性、复合增强等。
在其中共混改性是PP聚合物改性最为简便并且卓有成效的方法之一。
共混改性可以通过密炼机、挤出机等聚合物成型加工设备中完成,工艺过程便于实现及控制。
传统的增韧材料一直都是以有机弹性体化学材料为主,例如EPR(--元乙丙橡胶)、EPDM(三元乙丙橡胶)、POE(聚烯烃热塑性弹性体)、EVA(乙烯--醋酸乙烯共聚物),SBS(苯乙烯--丁二烯弹性体)、MBS(甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯)、ACR、NBR等。
弹性体类增韧材料的抗冲击改性效果十分好,但是弹性体在增韧的同时,往往以牺牲材料宝贵的力学强度、刚度、制品尺寸稳定性、耐热稳定性及可加工成型性为代价。
而近年来发展起来的无机刚性粒子改性可以克服这些缺点,能同时达到增韧和增强改性的目的,是一两全其美的改性方法。
对其开发和研究在目前都十分活跃,无论是其机理、种类,还是改性效果,都已经取得了十分迅速的进展。
聚丙烯改性技术的化学改性是指通过接枝、嵌段共聚,在聚丙烯大分子链中引入其它组分,或是通过交联剂等进行交联,或是通过成核剂、发泡剂进行改性。
物理改性是在聚丙烯基体中加入其它的材料或有特殊功能的添加剂,经过混合、混炼而制成具有优异性能的聚丙烯复合材料。
物理改性大致可分为填充改性、共混改性、增强改性和功能性改性等。
填充改性是指在聚丙烯树脂中加入一定量无机或有机填料来提高制品的性能[1,2 ] ,主要表现在在模量方面有较大提高。
填充改性能降低塑料树脂材料的成本,但有时它在提高某些性能的同时会降低其它的性能。
增强改性通常选用玻璃纤维、石棉纤维、单晶纤维和铍、硼、碳化硅等增强材料使聚丙烯制品的强度提高。
增强改性是复合材料发展的一个方向。
共混改性是指用其它塑料、橡胶或热塑性弹性体与聚丙烯树脂共混,填入聚丙烯中较大的球晶内,由此改善聚丙烯的韧性和低温脆性。
常用的改性材料有聚乙烯、乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丁苯橡胶和顺丁橡胶。
功能性改性是根据要使用的材料所要求所具有的功能,如抗静电、阻燃、透明性等,加入特定试剂使聚丙烯性能改善。
物理改性比化学改性更容易进行,使聚丙烯性能改善也比较显著,推广容易,经济效益相对明显;特别是共混改性技术开发周期短、耗费低、制品的物理性能同样可以达到应用要求。
因此,共混改性是使用现有高分子材料开发新型材料的简捷而高效的方法。
(1)无机刚性粒子表面改性由于无机粒子均表现为表面能较高的高极性物质,而聚合物则多为低表面能的非极性物质,无机粒子与PP基础树脂之间的相容性一般较差,通常对无机粒子进行表面处理。
处理无机粒子的方法有很多,如氧化处理、共热处理、等离子体处理以及用表面改性剂涂覆处理等,其中最有效、便于操作,同时也是最广为应用的是通过表面改性剂涂覆技术。
目前报道的表面处理剂很多,如价格低廉的硬脂肪酸及其衍生物等表面活性剂,硅烷类、钛酸酯类和铝钛酸酯类偶联剂,以及近来出现的锆酸酯类、锡酸酯类、硼酸酯类、磷酸酯类、异氰酸酯类偶联剂等。
表面处理对增韧效果的影响采用各种方法进行表面处理的效果各不相同,但是基本上表面改性的主要作用包括以下几点:(1)降低表面能,有利于解聚和防止团聚现象。
纳米颗粒表面多呈亲水性,其表面能高。
而且颗粒粒径越小,表面能就越高,颗粒之间越易相互吸引而产生团聚现象。