聚丙烯增韧改性的方法及机理
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由于聚丙烯在低温下的抗冲击性能差、耐候性不佳、表面装饰性差以及在电、磁、光、热、燃烧等方面的功能性与实际需要的差距,对聚丙烯加以改性,成为当前塑料加工发展最为活跃的,取得成果最为丰盛的领域。
1)共聚共聚是化学改性的重要手段。
除前面丙烯与乙烯单体共聚外,丙烯还可以与氯乙烯、丙烯酸等单体共聚,还可以在PP主链上接枝上化学结构与主链完全不同的聚合物链段,称之为接枝共聚。
如果接枝的聚合物带有极性基团,可以改善PP的粘接特性,以致于在熔融后能牢固地与聚酰胺(尼龙)、金属、玻璃、木材、纸等材料粘合在一起。
日本石油化学公司的QF305就是可用于PA/PP复合膜(管)的粘合性树脂,QF500和QF551则可用于EVOH(乙烯—乙烯醇共聚物,阻隔性极好)/PP复合膜(板)的粘合[6]。
2)氯化或酯化如果在PP主链上通过化学反应接枝上氯(Cl)或其它极性基团,同样可以改变PP的极性。
近年来马来酸酐、丙烯酸等接枝聚丙烯已商品化,获得很多应用。
氯化聚丙烯(PPC)是将PP溶于有机溶剂中,加入少量引发剂(如偶联二异丁腈),在常压和60℃条件下通氯气使之氯化,也可采用悬浮法或悬浮溶剂法氯化。
PPC的氯含量可达20%~40%,有较高的硬度、较好的耐磨性、耐化学腐蚀性,耐热、耐光、耐老化,还使PP具有了一定的难燃性。
PPC开发的主要目的是作为油墨的载体使用,这种油墨可直接用于PP薄膜或其它制品的印刷。
用马来酸酐或丙烯酸在PP熔融状态下接枝大大改变了PP的极性,所得产物可用做增韧改性剂、相容剂使用。
南京塑泰的马来酸酐接枝PP的相关性能参数如下:基体树脂:PP 外观:淡黄本色颗粒接枝率:0.9~1.1MA%熔指:40以上g/10min(190℃,2.16kg)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,单靠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。
本文摘自再生资源回收-变宝网()盘点:PP增韧的8种方法1、PP/PA6增韧体系PP/PA6共混体系可改善两者本身固有缺点,使材料具有优良的综合性能指标,选取15%PA6加入PP中,可使其冲击强度提高50%,拉伸强度下降13.8%;如再加入5%PP-g-MAH 作为相容剂,其冲击强度可提高113%,拉伸强度下降2.7%。
2、PP/EVA增韧体系EVA在增韧PP的同时,还可以提高断裂伸长率、熔体流动指数和表面光泽度。
所选用的EVA中VA的含量为14%-18%之间。
用20%EVA-15增韧PP,其冲击强度提高12倍之多,刚性下降幅度小,其成本又低于弹性体或橡胶增韧PP,综合性能优于PP/EPDM体系。
3、SBS增韧PP体系SBS对PP的增韧效果不如EPDM,但可用于一般应用场合。
研究表明,当SBS的含量在0-10份之间时,冲击强度随加入量增大而增大;超过15份后,冲击强度反而下降。
用SBS与PP制成的耐冲击型PP的常温和低温冲击性能可分别提高5倍和10倍。
具体配方为PP:SBS:CaCO3=48:40:12时,相关性能的悬臂梁冲击强度为70kj/m2。
4、BR增韧PP体系顺丁橡胶(BR)具有高弹性、良好的低温性能(玻璃化温度-110℃)、耐磨性、耐挠曲性等优点,BR的溶解度参数与PP接近,与PP的相容性好,增韧效果好。
5、MPE/PP增韧体系MPE具有非常低的玻璃化温度,而且断裂伸长率很大,非常适合于PP的增韧改性。
MPE对PP有较好的增韧效果,在PP中加入40%MPE,于-30℃下的缺口冲击强度超过纯PP的20倍,约为同等质量份数EPDM增韧效果的9倍。
另外还发现,用MPE增韧PP,复合材料具有较低的拉伸永久变形、压缩永久变形和蠕变变形,卓越的低温性能和加工性能,成为EPDM的强有力竞争者。
6、SBS增韧PP体系SBS对PP的增韧效果不如EPDM,但可用于一般应用场合。
研究表明,当SBS的含量在0-10份之间时,冲击强度随加入量增大而增大;超过15份后,冲击强度反而下降。
NBR增韧改性PVC聚氯乙烯(PVC)是最早工业化、产量位居第二的通用塑料,具有耐油、耐酸碱、电气性能优良、透光性好、加工成型容易等优点。
但其热稳定性欠佳,导致加工性能恶化,硬而脆,冲击强度低,耐老化性、耐寒性差。
PVC共混改性的方法很多,可用的添加剂主要有聚酯树脂、PMMA、AS树脂、加工改进型ACR、NBR、CR、CPE、EVA、EVA-CO共聚物、抗冲改进型ACR、ABS、MBS、PE、PP等。
NBR增韧改性PVC就是通过加入一定品种、一定用量的NBR与PVC共混,以提高PVC的冲击强度。
NBR改性PVC所得共混物因具有优异的韧性、弹性、耐油性及易加工成型性而倍受青睐,在PVC改性中占据着极其重要的地位。
最早人们采用NBR与PVC直接机械共混,随着NBR/PVC共混方法的深入研究,又开发出乳液共混法。
本文所提到的方法都是采用机械共混法。
一、NBR增韧改性PVC的开发背景PVC是极性塑料,人们很自然首先想到用极性的NBR做为它的增韧改性剂。
NBR 作为丁二烯与丙烯腈的共聚物,不仅具有耐油、耐老化及耐磨等优点,且与PVC相容性好,因而得到广泛的应用。
市场上已有块状、粉状、液体NBR销售,它们各自又有普通、羧基、羟基NBR之类别,还可与各种添加剂(如改性膨润土等)制成性能各异的NBR,为PVC的增韧改性提供了非常广泛的原料选择余地。
NBR/PVC两者的相容性还可由NBR中丙烯腈的含量来调节,NBR的极性随丙烯腈含量的增加而增强。
当丙烯腈含量为40%时,两者相容性最佳;当丙烯腈含量为20%左右时,它与PVC 共混物的冲击强度最高。
NBR与PVC能很好地共混,引入动态硫化技术,利用开炼机制成的NBR/PVC型热塑性硫化胶(TPV),经透射电镜观察,它呈现出明显的两相结构:交联的丁腈橡胶分散相分散于PVC连续相中。
由于共混物的力学性能受硫化体系(以树脂硫化体系为宜)和加工条件影响,该共混物压缩永久变形、拉断永久变形、耐油等主要性能均优于简单机械共混物,该共混物是假塑性流体。
PP改性指南(含配方)1. 简介本指南旨在介绍PP改性的基本原理和常用的改性方法,并提供一些常见的PP改性配方供参考。
2. PP改性原理PP(聚丙烯)是一种常用的塑料材料,具有优异的物理和化学性质。
然而,PP在某些方面仍存在一些不足之处,例如耐热性、抗冲击性和抗紫外线性能。
通过改性,可以有效提高PP的性能,使其适用于更广泛的应用领域。
3. 常用的PP改性方法3.1 增强剂- 玻纤增强剂:通过添加适量的玻璃纤维,可提高PP的强度和刚度。
- 碳纤维增强剂:添加适量的碳纤维可提升PP的强度和导电性能。
- 矿物填料:添加矿物填料(如滑石、氧化铝等)可改善PP的阻燃性能和导热性能。
3.2 功能性添加剂- 抗氧化剂:添加适量的抗氧化剂可提高PP的耐热性和抗老化性能。
- 紫外线吸收剂:通过添加紫外线吸收剂,可增强PP对紫外线的抵抗能力。
- 扩链剂:通过添加扩链剂,可提高PP的韧性和冲击性能。
3.3 共混改性将PP与其他改性塑料进行共混,可以改善PP的各项性能,如增强强度、改善耐热性等。
4. 常见的PP改性配方以下为一些常见的PP改性配方供参考:- PP-玻纤复合材料配方- PP-碳纤维复合材料配方- PP-矿物填料复合材料配方- PP-抗氧化剂配方- PP-紫外线吸收剂配方- PP-扩链剂配方请注意,具体配方应根据实际需求和使用条件进行微调和优化。
5. 结论通过PP改性,可以显著提高PP的性能,使其具备更广泛的应用性。
本指南介绍了PP改性的基本原理、常用的改性方法和一些常见的PP改性配方。
希望能给您的PP改性工作带来一些参考和启示。
PP材料增强增韧改性研究进展PP材料是一种广泛使用的热塑性塑料,具有良好的机械性能、化学稳定性和加工性能。
然而,它也存在一些缺点,如低抗冲击强度、低抗拉伸强度、低耐热性等。
为了克服这些缺点,人们通过增强、增韧和改性来改善PP材料的性能。
增强PP材料的方法主要包括填充增强和纤维增强两种方式。
填充增强是将一些颗粒或纤维填充到PP材料中,以改善其力学性能。
填充材料可以是无机填充剂、有机填充剂或复合填充剂。
其中,无机填充剂如滑石粉、氧化钙、碳酸钙等,可以增加PP材料的硬度、强度和耐热性;有机填充剂如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等,可以增加PP材料的强度和刚度。
复合填充剂的组合可以达到更好的性能效果。
纤维增强是将纤维加入PP材料中,其中最常用的是玻璃纤维和碳纤维。
玻璃纤维增强PP材料可以提高其强度、刚度和耐冲击性,而碳纤维增强PP材料可以提高其耐热性和刚度。
同时,纤维增强还可以提高PP材料的耐腐蚀性和耐疲劳性。
增韧PP材料的方法主要包括添加韧性改性剂和增加填充材料粒径两种方式。
添加韧性改性剂可以提高PP材料的韧性和冲击强度,常用的改性剂有SEBS、EPDM、SBS等。
增加填充材料粒径可以增加PP材料的韧性和冲击强度,以及降低PP材料的收缩率。
改性PP材料的方法主要包括添加改性剂和掺杂改性两种方式。
添加改性剂可以改善PP材料的热稳定性、耐候性、抗氧化性等性能。
掺杂改性可以在PP材料中添加其他材料,如PMMA、ABS、PET等,以改善其性能。
近年来,通过多种组合方式的研究,PP材料已经取得了一定的增强、增韧和改性效果。
然而,随着科技的不断进步,对PP材料各项性能的要求也越来越高,研究人员需要不断探索新的增强、增韧和改性方法,以满足市场需求。
PP 共混增韧改性的研究及应用进展黄兴(广西塑料研究所梧州 543003摘要综述了国内外 PP 增韧化共混改性的研究和应用 , 包括弹性体改性、聚合物改性和无机粒子改性的研究与应用进展。
关键词聚丙烯共混改性增韧弹性体聚合物无机粒子1引言,, 1996年已达万吨 [1], 但其韧性差 , 低温下表现为脆性 , 限制其应用范围。
近年来 , 国内外普遍采用共聚、共混改性方法提高 PP 的冲击韧性。
但由于共聚技术难度较大 , 所生产的树脂牌号较少 , 满足不了汽车工业的高抗冲需求。
为此 , 国内外更热衷于研究以共混方法制备高韧 PP 材料。
本文综述这方面的研究进展与应用状况。
2弹性体共混增韧改性弹性体的增韧机理 , 目前被广泛接受的理论有“多重银纹”理论和“银纹 -剪切带”理论。
研究表明 :弹性体增韧改性效果很大程度上取决于共混体系的形态、分散相和连续相之间的界面特征、分散的粒径及其分布以及弹性体的含量等因素 [2]。
国外学者主要在下面几个方面作了较为充分的研究。
211体系形态的影响F 1C 1Steh ling 等人研究表明 :在弹性体增韧体系加入第三组分 , 弹性体与第三组分会组成复合粒子结构 , 该共混体系就是通过]PP HD PE SB S (苯乙烯 2苯乙烯嵌段共聚物三元共混物研究中进一步认为 :这种复合粒子具有包藏结构 , 而这种包藏结构有利于增韧 [4]。
华北工学院阎瑞萍等人和 M asah iro Kokugo 等人也得出类似结论。
212弹性体品种的影响显然 , 不同弹性体对 PP 的增韧效果不一样。
从表 1可以看出 :三元乙丙橡胶 (EPDM 增韧效果最好 , 而 SB S 最差。
另外 , PP 的熔体流动速率大小也影响各种弹性体的增韧效果 [5、 6]。
表 1各种弹性体对 PP 的增韧情况 [7]弹性体种类 (PP ∶弹性体常温冲击强度(J mEPDM 80∶ 1019880∶ 20747BR (丁基橡胶 80∶ 101098020216SBR 80∶ 10122(合成丁二烯橡胶 80∶ 20177SBS 80∶ 108880∶ 20109213弹性体含量的影响根据 B ragan 的银纹动力学支化理论 , 增韧材料的冲击强度近似地与作为增韧组分的41进展与述评 R evie w &F ea ture 国外塑料 1999年第 17卷第 2期弹性体粒径的平方成正比。
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聚丙烯(PP)增韧改性的研究进展[摘要]系统论述近年国内外关于聚丙烯(PP)增韧改性的研究进展,介绍橡胶或弹性体、热塑性塑料、β成核剂以及刚性粒子协同弹性体对PP增韧改性的研究。
[关键词]聚丙烯;增韧;弹性体;热塑性塑料;β成核剂;协同增韧中图分类号:TM215.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)09—0311—01前言聚丙烯是五大通用塑料之一,其产量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯塑料,与其他的通用的热塑性塑料相比,聚丙烯塑料的密度小,力学性能优良,电绝缘性好,而且还易于加工,价格低廉,因此被广泛应用于机械,化工,电力和运输等领域。
聚丙烯塑料的改性及应用概述聚丙烯(Polypropylene,简称PP)是一种常见的塑料材料,具有良好的加工性能、强度和耐化学腐蚀性。
然而,聚丙烯在某些方面的性能还有待改善。
改性聚丙烯通过添加不同的添加剂、改变配方比例或改变加工工艺等方式,改善了聚丙烯的某些性能,扩展了其应用范围。
本文将介绍聚丙烯塑料的改性方法及其在各个领域中的应用。
聚丙烯塑料的改性方法1. 添加剂改性添加剂改性是最常见的一种聚丙烯塑料改性方法。
通过向聚丙烯中添加不同的添加剂,可以改变聚丙烯的物理、化学性能,提高其加工性能和耐候性。
常见的添加剂包括: - 填充剂:如碳酸钙、滑石粉等,可以提高聚丙烯的刚性和抗冲击性; - 阻燃剂:如氯化磷、硫酸铵等,可以提高聚丙烯的阻燃性能; - 稳定剂:如抗氧剂、紫外线吸收剂等,可以提高聚丙烯的耐氧化和耐候性; - 助剂:如流动剂、增韧剂等,可以改善聚丙烯的加工性能。
2. 共混改性通过与其他聚合物进行混合,可以改善聚丙烯的性能。
常见的共混改性方法有物理共混和化学共混两种。
•物理共混:将聚丙烯与其他聚合物机械混合,形成共混体系。
物理共混可以改善聚丙烯的强度、韧性和耐热性。
•化学共混:通过共聚反应或交联反应,将聚丙烯与其他聚合物进行化学结合。
化学共混可以显著改善聚丙烯的力学性能、热性能和耐化学性。
3. 改变配方比例通过改变聚丙烯的配方比例,如增加共聚单体的含量、调节分子量分布等方式,可以改变聚丙烯的结晶度、熔体流动性和力学性能。
•增加共聚单体含量:在聚丙烯的聚合过程中,加入适量的共聚单体,如丙烯酸、丙烯酸酯等,可以改善聚丙烯的柔韧性、降低结晶度。
•调节分子量分布:通过控制聚合反应条件,可以得到不同分子量分布的聚丙烯,从而改善聚丙烯的加工性能和力学性能。
聚丙烯塑料的应用领域聚丙烯的优良性能使其在各个领域都有广泛的应用。
1. 包装行业聚丙烯具有较高的刚性和抗冲击性,被广泛用于包装行业。
聚丙烯制成的塑料包装材料可以应用于食品包装、医药包装、化妆品包装等领域。
塑料增韧配方设计一、塑料的韧性塑料的韧性是指抗御外来冲击力的能力,常用冲击强度之大小来表示。
冲击强度是指试样受到冲击破坏断裂时,单位面积上所消耗的功。
它可用于评价材料的脆性或韧性强度,材料的冲击强度越高,说明其韧性越好;反之说明材料的脆性越大。
可用于测定材料冲击强度的方法很多,已见报道的不下十五种,但比较常用的有如下三种。
(1)悬臂梁冲击强度也称为Izod试验法,适用于韧性较好的材料。
它将冲击样条的一端固定而另一段悬臂,用摆锤冲击式样的方法。
其计算方法为冲击破坏过程中所吸收的能量与试样原始截面积之比,单位kj/m2。
对于韧性好的材料,因难以冲断往往在试样上开一小口,所以悬臂梁冲击强度常常需要标注有缺口或无缺口。
(2)简支梁冲击强度也称为Charpy法,适用于脆性材料。
它将试样条的两端放在两个支点上,用摆锤冲击式样的方法。
其计算方法为冲击破坏过程中所吸收的能量与试样原始截面积之比,单位kj/m2。
此法有时也在试样上开口。
(3)落球冲击强度在规定的条件下,用规定形状和质量的落球(锤),在某一高度上自由落下对制品进行冲击,通过改变球的高度和质量,直至塑料制品被破坏为止。
测定此时落球的高度和质量,可计算出制品在此高度下被破坏时所需能量,单位J/m2。
由于塑料制品的冲击强度对温度依赖性很大,所以测试时必须规定温度值。
一般设置两种温度,常温为23,低温为-30.同一种塑料制品,用不同的方法测定其冲击强度,会得到不同的结果,并无可比性,甚至会出现相反的结果。
因此,要对韧性大小进行比较,必须用同一种测试方法。
在我们接触的塑料中,其韧性相差很大,常用塑料的落球冲击强度值见表1-1所以。
在不同应用场合中,对塑料制品的冲击强度要求不同。
如汽车保险杠要求落球冲击强度大于400J/m,如此高的冲击强度要求,对大部分塑料而言都需要增韧改性方可使用。
传统的增韧方法为在树脂中共混弹性体材料,其增韧效果很好,但不足之处为刚性降低,近年来开发出了新的刚性增韧方法,增韧和增强同时进行。
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究摘要随着我国交通运输体系的发展,聚丙烯(PP)一直被广泛应用于橡胶制品中。
聚丙烯本身的机械性能不足以满足橡胶制品的要求,所以需要对其进行改性改善。
本文旨在使用非共混物高分子改性剂与聚丙烯共混以改善其机械性能,并将其与EPDM有机硅橡胶进行比较。
实验中,POE和EPDM分别作为改性剂与聚丙烯共混。
研究了改性剂添加量对共混物机械性能的影响。
结果表明,POE的存在可以改善聚丙烯的机械性能,其中抗张强度提高到11.38MPa,抗拉强度提高到9.50MPa,断裂伸长率增加到241.18%,介电常数提高到2.97,吸水率提高到2.61%。
而与POE的改性相比,EPDM的改性效果并不明显,机械性能只有轻微提高。
从实验结果来看,POE具有更好的增韧改性性能,可以用于改善聚丙烯的机械性能,在橡胶制品中的应用有很大的潜力。
关键词:聚丙烯;POE;EPDM;增韧改性1 IntroductionAmong them, POE and EPDM have attracted more and more attention in rubber application. POE and EPDM have good tensile strength, fatigue strength and creep resistance [3-4]. Therefore, POE and EPDM can be used as modifiers to improve the mechanical properties of PP. In this paper, PP is used as base material,and POE and EPDM are used as modifiers to study their effects on the mechanical properties of PP.2 Experimental2.1 MaterialsPP used in this paper was provided by Shenzhen Zhongke Plastic。
sio2增强增韧聚丙烯的原因一、背景介绍聚丙烯是一种广泛应用的热塑性合成树脂,具有轻质、耐候性好、化学稳定性高等特点,但其在强度和韧性方面存在不足。
为了改善聚丙烯的力学性能,可以通过添加填料来增强和增韧。
其中,SiO2是一种常用的填料,在聚丙烯中添加SiO2可以有效地提高其力学性能。
二、SiO2增强聚丙烯的原理1. SiO2填充物的特点SiO2是一种无机材料,具有高硬度、高强度和高耐磨性等特点。
在填充到聚丙烯中后,它可以形成一个网格结构,并与聚丙烯分子间作用,从而形成一个复合材料体系。
2. SiO2对聚丙烯力学性能的影响(1)增加硬度:由于SiO2本身具有高硬度,在填充到聚丙烯中后可以提高复合材料的硬度。
(2)提高抗拉强度:由于SiO2与聚丙烯分子之间的相互作用力,使得复合材料的内聚力增强,从而提高了其抗拉强度。
(3)提高抗冲击性:SiO2填充物可以在复合材料中形成一个网格结构,从而增加了复合材料的韧性和抗冲击性。
(4)改善耐磨性:由于SiO2本身具有高耐磨性,在填充到聚丙烯中后可以提高复合材料的耐磨性。
三、SiO2增韧聚丙烯的原理1. SiO2填充物的特点除了具有上述增强作用外,SiO2还具有较好的分散性和表面活性,能够有效地改善聚丙烯的流动性和加工性能。
2. SiO2对聚丙烯增韧的影响(1)改善流变性能:由于SiO2填充物具有较好的分散性和表面活性,在填充到聚丙烯中后可以有效地改善其流变性能,使得其更容易加工。
(2)形成网格结构:由于SiO2填充物可以在聚丙烯中形成一个网格结构,并与聚丙烯分子间作用,从而使得复合材料具有更好的韧性和耐冲击性。
(3)改善断裂韧性:SiO2填充物可以在复合材料中形成一个分散相,从而使得复合材料中的裂纹扩展路径增加,从而提高了其断裂韧性。
四、总结SiO2填充物在聚丙烯中的应用可以有效地提高其力学性能和加工性能。
其中,SiO2具有较好的分散性和表面活性,能够改善聚丙烯的流变性能;同时,SiO2还可以在聚丙烯中形成一个网格结构,并与聚丙烯分子间作用,从而使得复合材料具有更好的韧性和耐冲击性。
PP改性知识大全含配方导言:PP改性技术是一种将聚丙烯(PP)的性能进行调整和优化的方法。
通过改性,PP的添加值得以提高,使其更适合各种应用领域。
本文将介绍PP改性的一些常见方法和配方,帮助读者了解PP改性技术的基本知识。
一、PP改性的常见方法1.添加剂改性:聚丙烯的添加剂改性是指向PP中添加一定比例的改性剂,通过控制改性剂的种类和添加量,来改善PP的性能。
常见的添加剂包括增韧剂、阻燃剂、抗静电剂、耐热剂等。
2.合金改性:合金改性是将PP与其他合适的树脂进行共混,通过使两种或多种树脂相互作用,来改善PP的性能。
常见的合金包括PP/ABS、PP/PC等。
3.交联改性:交联是指通过热、辐射、化学或物理方法将PP链条中的一些原子或基团进行重新连接,提高PP的强度、硬度和耐热性。
常见的交联方法包括化学交联、热交联和辐射交联等。
4.毛细孔改性:毛细孔改性是在PP中加入毛细孔剂,通过控制温度和压力等条件,使PP形成微细孔隙结构,从而改善PP的吸声、吸湿和保温性能。
二、PP改性配方示例1.增韧剂改性配方:-100份PP树脂-5-15份增韧剂(比如EPDM、EVA等)-0.5-5份稳定剂-1-3份润滑剂-0.5-3份色母粒2.阻燃剂改性配方:-100份PP树脂-10-20份阻燃剂(比如聚磷酸酯、阻燃剂微胶囊等)-0.5-5份稳定剂-1-3份润滑剂-0.5-3份色母粒3.抗静电剂改性配方:-100份PP树脂-10-20份氮杂环化合物类抗静电剂(比如PDCA、H2O等)-0.5-5份稳定剂-1-3份润滑剂-0.5-3份色母粒4.毛细孔改性配方:-100份PP树脂-5-15份毛细孔剂(比如碱金属耐火材料、活性炭等)-0.5-5份稳定剂-1-3份润滑剂-0.5-3份色母粒三、结论PP改性技术通过添加剂、合金、交联和毛细孔等方法对聚丙烯进行改性,从而改善了PP的性能。
不同的改性方法和配方适用于不同的应用领域。
通过了解PP改性的基本知识和配方示例,读者可以更好地了解和应用PP改性技术。
无机粒子增韧聚丙烯的研究进展摘要:阐述了几种不同的无机纳米粒子对聚丙烯的增韧介绍,简单叙述了无机纳米粒子的物理化学作用增韧机理和微裂纹化增韧机理,并对无机粒子增韧聚丙烯的发展前景进行展望。
关键词:无机粒子聚丙烯增韧机理pp是五大通用塑料之一,具有相对密度低、来源丰富、价格低廉、性能优良、用途广泛等优点,被广泛应用于汽车、电器、化工、建筑、包装等行业。
由于pp存在低温脆性大、刚性低、成型收缩率大等缺点,限制了pp的进一步应用。
纳米无机粒子的填充改性可较大幅度地提高聚合物材料的综合性能,达到同时增强、增韧、功能化的目的。
目前常用的无机刚性粒子主要有滑石粉、高岭土、caco3、硫酸钡、蒙脱土、碳纳米管、二氧化硅等。
本文综述了近年来国内外微一纳米无机刚性粒子对pp材料改性的最新研究进展以及对增韧机理的简单介绍。
1.聚丙烯/微米无机颗粒复合材料1.1pp/caco3复合材料Chan等人将纳米CaCO 3与聚丙烯熔融混合。
当填充量小于9.2%时,纳米caco3在聚丙烯中均匀分散,复合材料的拉伸强度提高约85%;扫描电镜(SEM)显示,聚丙烯中存在球形孔洞,这是由于纳米碳酸钙在聚丙烯基体中的应力集中所致。
这些孔洞会引起聚丙烯的塑性变形,提高聚丙烯的力学性能。
guo等先在纳米caco3粒子表面包裹上可溶性的斓系化合物,再与pp进行熔融共混制得pp/纳米caco3一la复合材料。
Ma等人在光照下用硅烷偶联剂γ预处理纳米CaCO 3颗粒,将聚丙烯酸丁娘(PBA)接枝到大米颗粒表面,形成纳米复合材料(接枝聚合物PBA、均聚物和分离的纳米颗粒),最后与聚丙烯熔融共混。
研究发现,纳米颗粒与PBA具有明显的协同效应。
1.1.1碳酸钙用量对断裂伸长率的影响随着碳酸钙用量的增加,无机颗粒间的团聚增加了分子链之间的摩擦,阻碍了分子链的滑移,在PP中形成了多相体系。
碳酸钙和PP的润滑性和相容性变差,界面附着力变弱,并以固体颗粒的粘性流动状态流动,使整个系统破裂伸长率降低,如图1所示。
聚丙烯外部改性剂原理浅析聚丙烯是一种常见的塑料材料,具有优良的物理性质和化学稳定性。
然而,由于其分子链结构的规整性和相对较高的结晶度,使得聚丙烯的韧性和抗冲击性相对较差,不够柔韧,容易发生破裂。
为了改善聚丙烯的性能,可以通过添加外部改性剂来增加其韧性和抗冲击性。
1.增塑剂:增塑剂是一种在聚合物中起到"润滑剂"作用的物质,能够降低聚合物的玻璃化转变温度,使其具有较低的硬度和较高的弯曲强度。
增塑剂与聚丙烯分子之间存在物理吸附和化学反应两种形式,物理吸附主要是增塑剂分子与聚丙烯分子之间的相互作用力,如范德华力等。
而化学反应则是指增塑剂分子中的官能团与聚丙烯分子中的官能团之间发生化学键的形成。
这些作用力使得增塑剂能够进入聚丙烯的分子链中,导致分子链的层间空隙增大,从而提高聚丙烯的可塑性,使其柔韧性得到改善。
2.增韧剂:增韧剂是一种能够在聚合物中形成网状结构的物质,能够阻止聚合物分子的自由滑移,使其具有更好的延展性和抗冲击性。
增韧剂的作用机理主要包括两个方面:一是通过形成三维网状结构,增加相互交联点,从而增加聚合物的强度和延展性;二是通过阻碍聚合物分子的滑移,增加其抗冲击性。
常用的增韧剂有橡胶颗粒、高分子胶体等。
3.抗冲击剂:抗冲击剂是一种能够吸收冲击能量、改善聚合物抗冲击性的物质。
抗冲击剂的作用原理主要是在外力作用下,通过吸收冲击能量,将冲击力均匀分散到聚合物的整个体积中,从而延缓聚合物的破裂过程。
抗冲击剂的选择需要考虑到其分散性、相容性以及与聚丙烯的复合性能等因素。
常见的抗冲击剂有乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物等。
综上所述,聚丙烯外部改性剂的原理主要包括增塑剂、增韧剂和抗冲击剂三个方面。
增塑剂能够改善聚丙烯的可塑性,增韧剂能够增加聚丙烯的延展性和抗冲击性,抗冲击剂能够吸收冲击能量,改善聚丙烯的抗冲击性能。
通过添加这些改性剂,可以显著提高聚丙烯的综合性能,满足特定要求的应用需求。
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。
在PP分子链上接枝弹性链段有助于提高PP的冲击强度和低温性能。
接枝共聚的方法有溶液接枝、悬浮接枝、熔融接枝和固相接枝。
PP接枝共聚物经常用作PP与其它聚合物或无机填料之间的增容剂。
单独用作PP增韧剂的例子也有报道,如Xu Gang等通过紫外线照射得到了高接枝率的PP一丙烯酰亚胺接枝共聚物,发现它对PP有很好的增韧效果。
单独用做塑料的例子几乎没有
4 改变立体结构
工业上所用的PP通常都是等规立构PP。
近年来采用间规选择性茂金属催化剂合成了间规立构PP。
与等规立构PP相比,间规立构PP具有较低的结晶度和弯曲强度、较高的熔体粘度和弯曲弹性模量、良好的透明性和热密封性、优异的抗冲击性和压延性等。
另外选用对称性好的单点茂金属催化剂可以合成具有良好弹性的高相对分子质量的无规立构PP和无规一等规立体嵌段的弹性PP。
特别是后者,由于等规链段的物理交联作用,使之具有良好的弹性和力学性能,属于一种新型的热塑性弹性体。
5 橡一塑共混改性
在PP中加橡胶或热塑性弹性体是PP最常用的增韧方法,PP增韧常用的弹性体有茂金属催化剂合成的聚烯烃弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶(EPR)、(苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)共聚物(SBS)、顺丁橡胶(BR)、异丁橡胶(IBR),目前研究得最多的是POE和EPDM增韧。
弹性体增韧PP目前广泛接受的理论是“多重银纹”理论和“银纹一剪切带”理论。
而大多数情况下这两种理论所发生的情况会同时出现,因此增韧过程可简单概括为:弹性体以分散相形式分散于基体树脂中,分散相弹性体粒子之间存在一定的
临界厚度,受外力作用时,弹性体粒子成为应力集中点,它在拉伸、压缩或冲击下发生变形,若两相界面粘结良好,会导致颗粒所在区域产生大量银纹和剪切带而消耗能量;同时,银纹、弹性体粒子和剪切带又可以终止银纹或剪切带进一步转化为破坏性裂纹,从而起到增韧作用PP/EPDM共混体系以及以它们为基体的填充增强体系具有优异的冲击性能及较理想的综合性能,这使其步入了工程塑料的应用领域。
国内多以PP/EPDM体系生产汽车配件专用料,且技术比较成熟。
姚亚生采用动态硫化法制备了PP/EPDM改性材料。
与简单共混PP/EPDM相比,动态硫化PP/EPDM体系的冲击性能和流动性明显提高,弯曲弹性模量基本一致,拉伸强度略有下降。
李庆国等⋯利用基本断裂功方法研究了PP/EPDM共混体系的断裂性能,发现EPDM的加入提高了PP的比基本断裂功,且比基本断裂功随EPDM用量的增加呈先增后减的趋势。
POE是美国DOW 化学公司以茂金属为催化剂合成的
具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。
POE具有良好的增韧效果、抗老化性能和易加工性,今后有可能取代传统的EPDM成为PP的首选增韧剂。
吕英斌等”用POE对PP进行了增韧改性,发现其增韧效果要好于EPDM。
毛立新等对比了不同PP/POE共混体系,发现POE对共聚PP的增韧效果好于均聚PP。
许岳剑等研究了PP/POE共混体系中分散相粒子表面间距r和过渡层厚度与材料冲击性能之间的关系,发现存在一个临界值r 与材料的脆韧转变点相对应。
当r小于等于r 时,材料是韧性的;当r大于r 时,材料呈脆性。
在共混过程中,r随共混时间增加而逐渐减小,在共混的中后期趋于稳定;随r值的减小,材料冲击强度增加;d随POE含量的递增逐渐增大,对应材料的冲击强度增加。
丁乃秀等。
加分别采用POE和马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g—MAH)对PP导电复合材料进行增韧改性。
结果表明,POE的增韧效果好于PE—g.MAH;两种增韧剂的加入均使复合材料的热变形温度降低,且对材料的导电性能影响不大;POE的加入改善了复合体系的流动性,而PE-g—MAH则使复合体系的流动性变差。
一些新型的PP/弹性体共混体系也有报道。
全大萍等采用新型高活性催化剂合成了新型(乙烯/丁烯)共聚弹性体(PEB)。
研究表明,在PP/PEB共混物中,两者在非晶区有良好的相互渗透性,PEB阻碍了PP球晶的生成,使其微晶尺寸变小;PEB的加入可以明显地到增韧PP的作用。
赵永仙等采用自制的负载钛催化剂体系合成了(丁烯/己烯)共聚物热塑性弹性体(PBH),并用其对PP进行了共混改性。
结果表明,随着PBH含量的增加,共混物的冲击强度、断裂伸长率、密度和熔体流动性都有增大的趋势。
而拉伸强度、弯曲强度、硬度和耐热性均有一定的下降;己烯含量高的PBH对PP 的增韧改性效果更好。
6 塑一塑共混改性
目前出现的PP/塑料共混体系有PP/柔性聚合物体系、PP/刚性聚合物体系和PP /超高分子量聚乙烯(UHMWPE)体系3种。
不同体系的增韧机理不同,柔性聚合物如(乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物(E/VAC)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙
烯(LLDPE)、HDPE、杜仲胶等,其增韧机理近似于弹性体增韧,柔性聚合物的增韧效果不如弹性体理想,但对PP强度和刚度的损害却比弹性体低得多。
刚性聚合物如聚碳酸酯(PC)、尼龙6(PA6)、PA66、交联聚苯乙烯微球等,其增韧机理主要是“冷拉”机理。
该类聚合物可在提高材料冲击性能的同时,提高其加工流动性和热变形温度而不降低其拉伸强度和刚度。
UHMWPE的增韧机理一般是,PP/U—MWPE的亚微观相态为双连续相,UHMWPE的超长分子链在PP基体中形成网络结构,从而起到增韧作用。
UHMWPE增韧不仅可提高PP的缺口冲击强度,也可以提高其拉伸强度 J。
李炳海等对乙丙共聚型PP/UHMWPE共混体系的增韧机理提出了不同的解释。
他认为,在熔体冷却过程中,UHMWPE的高分子链段与PP基体的部分聚乙烯(PE)链段形成共晶,产生一种“共晶物理交联点互穿网络结构”,从而使合金的韧性和刚性同时得以提高。
UHMWPE对均聚PP一般没有增韧作用。
周天寿等采用复合无皂乳液聚合法制得核层为交联聚丙烯酸丁酯、壳层为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的反应性核壳结构胶粒,将其与PP进行反应共混以增韧改性PP。
研究表明,当核壳胶粒在0.38—1.58 m变化时,较大尺寸的胶粒有利于增韧;核壳胶粒尺寸与核层交联度对增韧PP的影响之间存在相互作用,最适合于增韧的胶粒核层交联度随胶粒尺寸变化而改变;核壳胶粒改性PP共混物的增韧机理是核壳胶粒的空穴化和PP基体的剪切屈服。
邬润德等 I2 用乳液聚合方法和交联技术制备了交联聚苯乙烯(XPS)微球,经SBS包覆后与PP共混。
研究发现,分散均匀的XPS微球对PP可起到增韧增强的作用,增韧的主要机理是XPS微球被拔出时,增容剂与基体界面屈服产生大形变需要大量的外界功。
9 口晶型成核剂改性
10 纳米复合改性。