聚丙烯改性说课讲解文档格式.docx

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关键词：

聚丙烯;

改性

1.物理改性

物理改性由于工艺过程简单，生产周期短。

所制得材料性能优良。

近年来已成为高分子材料一个新的研究热点。

常用的改性方法主要有共混改性、填充改性、增强改性等。

1.1共混改性

共混改性是将聚丙烯与橡胶或其它热塑性树脂的弹性体共混制备共混物。

最古老和最简单的方法是机械掺合法。

共混改性可明显改进低温脆性、冲击强度和耐寒性等。

如聚丙烯与乙丙橡胶顺丁橡胶、聚异丁烯等共混，可提高冲击强度3～7倍，提高耐寒性8～l0倍。

聚丙烯除了二元共混体外，还采用了三元共混体系。

如玻璃纤维增强聚丙烯和橡胶共混，不但改善了冲击韧性和耐寒性，同时刚性和抗蟠变性能也得到保证，其制品的力学性能可与ABs相媲美。

1．2填充改性

为了开拓聚丙烯在工程塑料应用领域中的用途，需要提高聚丙烯的刚性和耐热性，可以添加填充材料，如滑石粉、碳酸钙硫酸钡、云母、石膏、石棉、术粉、炭黑、硅藻粉和高岭土等。

填充性主要是提高聚丙烯的刚性、耐热性和尺寸稳定性，并可降低成本

1．3增强改性

用玻璃纤维和碳纤维作为增强材料，其最大特点是基体树脂聚丙烯的化学稳定性强，可提高抗张、抗弯曲和冲击强度，降低成型收缩率。

经增强后的聚丙烯，其性能与尼龙、聚甲醛、聚碳酸脂等工程塑料相当。

玻璃纤维增强聚丙烯既保持了聚丙烯成本低的特点，且在玻璃纤维增强热塑性塑料

中，其比重最小，困而在重量和秽_格上占有优势，且具有流动性大、成型条件幅脚宽、耐水性和耐化学侵蚀性好的特点。

所以，聚丙烯中添加玻璃纤维后，其耐热刚性、尺寸稳定性、耐蠕变性和机械强度等都有很大的提高，可作为工程塑料而广泛应用。

同时，其要食品卫生方面无害，尤其是电性质良好

1．4添加助剂改性

为使聚丙烯性能适合各方面的需要，添加抗氧剂和紫外线吸收剂可提高聚丙烯的耐气展性}添加阻燃剂可降低聚丙烯的易燃性；

添加成核剂可增强聚丙烯的透明性和光泽性。

并可缔短成型周期等}添加其它助剂如抗氧剂、润滑剂、热稳定剂、发泡剂、着色剂等，可以改善聚丙烯的耐老化性、加工稳定性，抗静电性能等。

2.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。

2．1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。

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。

采用Zieglar催化剂或茂金属催化剂可以制备立构嵌段聚丙烯（又称为热塑性弹性聚丙烯。

Thermoplasticelastomer）。

由于在分子链上同时含有等规和无规两种链段，因此具有低的初始弹性模量，相对高的拉伸强度，低的蠕变性能以及高的可逆形变。

嵌段共聚物与等规共聚物相比，低温性能优良，耐冲击性好；

与等规PP和各种热塑性高聚物的共混物相比，刚性降低不大。

2．2聚丙烯的接枝改性

PP是非极性聚合物，通过接枝改性可赋予PP以极性，从而改进PP的黏结性、涂饰性、油墨印刷性。

接枝后的PP可作为挤出复合膜的黏结层、热熔胶，也可作为PP与各种极性聚合物和刚性粒子共混用相容剂PP接枝按照接枝物形态主要有溶液接枝、熔融接枝和固相接枝法；

按照提供能量的方式主要有辐射接枝法、光接枝法、自由基接枝法、等离子接枝法等。

用于接枝共聚的单体主要有马来酸酐、丙烯酸及其衍生物、苯乙烯、马来酰亚胺等，也可以采用两种或两种以上的单体进行接枝反应。

通过接枝反应可以在PP主链的某些原子上接枝化学结构与主链完全不同的聚合物链段。

随着接枝聚合物所用的PP种类、接枝链段的种类、长短和数量以及接枝聚合物的相对分子量及分布而有所不同。

一是以提高PP的拉伸强度、冲击强度为目的，二是提高PP与其他材料黏结性为目的。

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。

2．3聚丙烯的交联改性

交联改性聚丙烯技术是通过选择合理的引发剂和助交联剂及体系．防止聚丙烯降解，实现聚丙烯的可控交联。

交联后的材料力学性能大幅度提高。

同时，交联改性聚丙烯还可获得高的熔体强度，应用于聚丙烯的发泡成型。

3增强改性

3．1纤维增强改性

增强改性PP可以取代工程塑料，所采用的增强材料有玻璃纤维、石棉纤维等。

尽管近年来开发了一些单晶纤维如碳化硼、碳化硅等作为增强材料，但南于价格高、工岂操作困难，所以除了一些特殊需求的高级复合材料使用外，目前还很少用作PP等一些通用塑料的增强材料。

玻璃纤维增强PP与玻璃纤维的性能、直径、长度、含量以及所用偶联剂等因素有关。

无碱玻纤的

增强效果较含碱纤维好；

玻纤的直径一般控制在6～91zm范嗣内；

玻纤的长度也必须保证在0．25—0．76ram，否则起不到增强效果。

玻纤的含量以40％（重量）为宜。

有机硅烷类偶联剂能使玻纤和PP两者形成良好界面，提高复合体系的弯曲模量、硬度、负荷变形温度，特别是尺寸稳定性。

申欣等¨

研究的高抗冲玻纤增强PP在玻纤含量为20％并加入l0份左右的马来酸酐接枝PP后的拉伸强度达到68．5MPa、弯曲强度达到102．4MPa、缺口冲击强度23．6kJ／m。

这种高抗冲玻纤增强PP材料可用于制作摩托车工具箱及商场货车轮毂等。

用碳纤维增强PP具有在湿态下力学性能保留率好、导热系数大、导电性大、蠕变小、耐磨性好等优点，为此用碳纤维增强PP正在不断地被探索着。

3．2自增强改性

此方法是通过特殊的加工成型方法和特殊的模具使聚合物的形态结构发生改变。

自增强聚丙烯复合材料tg]（Self-ReinforcedPolypropyleneCom．posite，简称SR—PP）是南高定向性的聚丙烯纤维和各向同性的聚丙烯基材经特定的热压实工艺加工而成的100％聚丙烯片材。

由于生成的热压实片材由同⋯种聚合物材料组成，物相之间分子的连续性使片材中纤维／基材问有着优异的粘合性。

此

外，每条定向带表面膜层的熔融效应不存在传统热塑性复合材料中增强纤维需要浸润处理的问题，从而达到增强的目的。

研究表明，SR-PP片材的弹性模量为5GPa左右，拉伸强度为180Gpa，缺口冲击强度在20℃为4750J／m，在一40℃高达7500J／m，并具有较高的抗石击耐磨性。

4.聚丙稀改性的新方法

4．1等离子体表面改性

等离子体表面改性法是一种新型改性方法，其效果好。

等离子表面改性聚丙烯纤维可提高其表面的浸润和粘附性。

金郡潮等发现在固定条件下，改变气氛（氧气或氮气）对聚丙烯纤维进行等离子体改性，空气或氮气等离子体处理都能引入极性基团，形成新的表面结构，聚合物表面活性、吸湿性、酸性和活性染料在聚丙烯纤维上的染色性以及纤维的着色性均得到提高，另外也能提高聚丙烯纤维的亲水性，降低其接触角。

氩是一种惰性气体，在氩等离子体处理聚丙烯后，由于氩等离子体释放UV光子有足够的能量，可打开C—C键和C—H键，从而形成自由基，自由基能够重新组合，产生不饱和物或交联物，或改变聚丙烯的化学结构，从而使等离子体能更快进入聚丙烯的表面，增加了聚丙烯的表面反应活性，使聚丙烯表面具有更好的粘附性。

另外，氮、氧等离子体处理的聚丙烯能使聚丙烯表面具有活性基团，易于接枝改性，也能提高其粘附性。

采用氮、氧、氩等离子体处理聚丙烯纤维表面还能提高聚丙烯纤维的表面张力，其中氩处理效果较好。

高分子聚丙烯材料在等离子体作用下，形成大量自由基，从而提高了其活性。

等离子表面改性方法应用于聚丙烯纤维改性，提高了改性材料的活性和染色性。

4．2助剂改性

助剂改性聚丙烯纤维使其具有多种新性能，如抗冲击性能、抗静电性能、抗菌性、消臭保健、驱蚊性能等。

窦强等采用晶型成核剂改性聚丙烯纤维，加入成核剂改性后，生成改性的8晶型聚丙烯纤维，降低了聚丙烯分子量及其分布，提高了聚丙烯纤维的可纺性，其抗冲击性能大幅度提高。

Hoechst公司开发的一种粒状抗脂肪族阴离子磺酸盐类静电剂，用于改性聚丙烯纤维能改善它的流动性、色料分散性和共混物的相容性。

郭群等研究了复配抗静电剂对聚丙烯纤维的改性，纤维体积电阻率高，加入的添加剂促进了硬脂酸甘油酯向纤维表面迁移，从而使聚丙烯纤维的抗静电性得到提高。

董秀洁等将抗静电剂和阻燃剂添加到聚丙烯纤维中，产品的抗静电性和阻燃性均得到提高。

利用陶瓷物质的抗菌功能改性的聚丙烯纤维也有很好的抗菌性能。

在切片中共混有远红外辐射特征的陶瓷微粒改性聚丙烯纤维，制得的远红外纤维具有保健的功效，而加入高比重的陶瓷微粒，还可改善织物的悬垂性能。

将混有高浓度微细铜粉的聚丙烯和具有高浓度羟基的聚合物与聚酯混合，制成皮芯结构的改性聚丙烯纤维具有消臭和抗菌性能，而含羟基的聚丙烯纤维除消臭外，还可兼作热熔性粘合剂，制成抗菌性无纺布。

用铜粉作抗菌剂改性聚丙烯纤维，制备线密度较大的渔网纱，能防止海藻的粘附。

马敬红等采用一种碱性聚酰胺改性聚丙烯纤维，经共混纺丝制成酸性可染聚丙烯纤维，其染色性能好，且色泽鲜艳，其吸湿性及抗静电性能有所改善，能够满足良好的纺丝性能需要。

关宇光等采用驱蚊剂、抗氧剂以及相对分子质量调节剂制成驱蚊母粒，然后将其对聚丙烯纤维改性得到驱蚊聚丙烯纤维，该纤维对人体安全，无副作用。

另外，还有阻燃剂改性的聚丙烯纤维具有阻燃性能。

助剂改性聚丙烯纤维，提高了聚丙烯的活性，同时使聚丙烯纤维具有许多新的性能，改性后的产品不仅具有优良的可染性、色泽鲜艳，还具有抗菌性、驱蚊性和环保性等。

4.3纳米材料

随着填料粒子的表面处理技术，特别是填料粒子的超微细化开发和应用，聚合物的填充改性已从最简单的增量增强转到增韧增强上来，即从单纯注重力学性能的提高转到开发功能性复合材料。

纳米粒子是指尺寸介于1nm～lOOnm的固体颗粒。

一般认为，填充粒子的粒度小，比表面积大，与聚合物基体树脂的界面结合力就强，从而使复合材料综合了无机刚性粒子与基体树脂的优点，达到高性能。

由于纳米尺度效应、大的比表面积、表面原子处于高度活化状态，与聚合物有很高的界面作用力及声光电磁等性质，因此将无机纳米粒子作为一种新兴填料，开发出高性能、具有特殊功能的复合材料，开创了聚合物填充改性的新领域。

根据纳米填料的形状，聚丙烯／纳米复合材料的制备方法主要有插层复合法和直接分散法。

少量无机物纳米粒子可使聚丙烯获得增强增韧，具有高的结晶速率、结晶温度和良好阻燃性能，归结于高比表面积的纳米粒子存在强的异相成核作用，阻燃性能的提高归结于热稳定性提高和在少量填料时就可形成绝缘不燃炭层。

Tidjani和Wilkie最近研究了两种方法熔融制备PP／clay和MAgPP／clay纳米复合材料的光氧化稳定性和光氧化对热稳定性和阻燃性能的影响。

在国内，华东理工大学李良训等采用经表面处理的纳米TiO、SiO。

来改善聚丙烯的抗老化性能，效果显著。

并且研究了在聚丙烯中添加不同配比的导电纳米级粉末对其电阻率、熔点、熔体流动速率、拉伸强度和断裂伸长率等性能的影响，结果表明导电粉末的加入可以改善聚丙烯的电性能，降低其体积电阻率

5.改性发展趋势

无机组合粒子由于几何外形、表面性质等因素的协同效应，集中各粒子优势特点，有利于填充改性PP力学性能的提高，从而为PP的无机粒子