对于聚丙烯塑料研发方法的探究

来源：中国塑胶网发布时间：2011-07-21 16:15:57点击率：

1聚丙烯（PP）以其优良的机械性能、加工性能和低廉的价格，在生产、生活中被广泛应用。但由于PP结构上的原因造成韧性差、脆性高，长期以来只能作为普通材料使用。随着我国产业结构的变化，以汽车、通讯、建筑、电子产品为标志的支柱产业的崛起为工程塑料及其合金的应用开拓了广阔的市场。人们开始考虑使用改性的PP，并开发出PP塑料合金，以其质优价廉替代价高的工程塑料。
　　聚丙烯塑料合金是指由聚丙烯材料与另外一种或多种高分子材料构成的复合体系。该体系把不同高分子材料的有利性能相结合，实现优异性能互补，从而满足不同用途的需要。
　　2聚丙烯合金的制备方法
　　制备PP合金的方法可按形成的复合体系中不同高分子链之间是否有化学键而分为两大类：即化学方法和物理方法。化学方法主要指接枝改性和嵌段共聚。物理方法主要指机械共混。实际上，随着技术的发展，在合金制备过程中常常同时伴有化学反应和物理变化。
　　21嵌段共聚方法
　　嵌段共聚物由特殊的方法制取。嵌段共聚物由一长段A单体单元构成的链段，和一长段由B单体单元构成的链段联结而成，即含有A嵌段和B嵌段，两种嵌段的性能往往截然不同。利用嵌段共聚技术，把含不饱和键的丙烯与其它带有可聚合官能团或含不饱和键的单体进行共聚合反应，所形成的共聚物分子链中含有聚丙烯单体嵌段及其它单体嵌段。调节两种嵌段的数量和长短，可制得不同物理性能的产物。
　　例如丙烯均聚后再与丙烯、乙烯等共聚单体进行共聚，可获得聚丙烯、乙烯橡胶和聚乙烯组成的多相共聚物嵌段共聚物。控制三相成分的比例，可获刚性与抗冲击性均衡的共聚物，广泛用于汽车、工业零件及家用电器。日本住友化学公司采用两个反应器生产了乙烯丙烯嵌段共聚物，乙烯含量达45，产品具有很高的耐刮伤性。它是在个气相反应器中生产均聚物，然后在第二个反应器通入大量的乙烯、制备大的乙烯嵌段。产品的耐刮伤性可达ABS的8090，正用于雅马哈牌摩托车的零部件。
　　22接枝方法
　　接枝是把彼此不相容的分子链在侧枝上连在一起，形成一种新型聚合物，该聚合物通常具有两种链的均聚物的综合性能。聚丙烯接枝方法主要有：熔融接枝法、溶液接枝法、光引发和辐射接枝法、高温热接枝法、固相接枝法等。熔融接枝是聚丙烯在其熔融温度之上（190230），于挤出机或密炼机中完成。该方法不需要回收溶剂；溶液接枝是把聚丙烯放进溶剂中进行接枝，一般温度较低（115140）。该方法须回收溶剂；光引发接枝是将聚丙烯膜或纤维用芳香酮处理，经紫外光照射形成氢过氧化物，然后在还原剂作用下与乙烯基接枝单体反应，生成接枝聚合物；辐射接枝是聚丙烯在高能射线照射下产生自由基，自由基再与接枝单体反应生成接枝聚合物；因相接枝是在110120的较低温度下，将粉状聚丙烯加到反应器，并加入接枝单体及添加剂，可制得接枝聚合物。
　　通过对PP进行接枝改性，提高PP与其它聚合物的相容性，并改变PP由于大分子非极性带来的种种缺陷，使其染色性、粘接性、抗静电性、机械性能得到改善。如齐鲁石化公司树脂研究所使用连续玻璃纤维增强PP预浸带作为一种新技术、新材料，为改善PP非极性聚合物和极性玻璃纤维间的界面亲和力，先将马来酸酐（MAH）接枝到PP上，使PP带有极性基团，形成接枝物PPgMAH，然后将该接枝物作为第三组分加入到聚丙烯/玻璃纤维（PP/GF）复合体系中，经测试发现接枝物的加入提高了。
　　22接枝方法
　　接枝是把彼此不相容的分子链在侧枝上连在一起，形成一种新型聚合物，该聚合物通常具有两种链的均聚物的综合性能。聚丙烯接枝方法主要有：熔融接枝法、溶液接枝法、光引发和辐射接枝法、高温热接枝法、固相接枝法等。熔融接枝是聚丙烯在其熔融温度之上（190230），于挤出机或密炼机中完成。该方法不需要回收溶剂；溶液接枝是把聚丙烯放进溶剂中进行接枝，一般温度较低（115140）。该方法须回收溶剂；光引发接枝是将聚丙烯膜或纤维用芳香酮处理，经紫外光照射形成氢过氧化物，然后在还原剂作用下与乙烯基接枝单体反应，生成接枝聚合物；辐射接枝是聚丙烯在高能射线照射下产生自由基，自由基再与接枝单体反应生成接枝聚合物；因相接枝是在110120的较低温度下，将粉状聚丙烯加到反应器，并加入接枝单体及添加剂，可制得接枝聚合物。
　　通过对PP进行接枝改性，提高PP与其它聚合物的相容性，并改变PP由于大分子非极性带来的种种缺陷，使其染色性、粘接性、抗静电性、机械性能得到改善。如齐鲁石化公司树脂研究所使用连续玻璃纤维增强PP预浸带作为一种新技术、新材料，为改善PP非极性聚合物和极性玻璃纤维间的界面亲和力，先将马来酸酐（MAH）接枝到PP上，使PP带有极性基团，形成接枝物PPgMAH，然后将该接枝物作为第三组分加入到聚丙烯/玻璃纤维（PP/GF）复合体系中，经测试发现接枝物的加入提高了带材的弯曲强度。
　　李敬泽等采用复合引发体系，双组分熔融接枝法，制备了新型聚丙烯接枝物。其方法是把聚丙烯及各种添加剂按配比在高速混合器中混合均匀，然后在挤出机挤出、造粒。接枝物是在双螺杆挤出机中熔融接枝获得。挤出温度控制在170210之间。将少量接枝物与PP/无机填充物、HDPE、橡胶共混并添加其它助剂，得到刚性、韧性俱佳，喷涂性能优良的材料。
　　23共混改性
　　共混主要是指聚丙烯与其它高分子材料混合，利用其它高分子材料的优点，克服聚丙烯本身缺陷。共混改性这种方法投资少、见效快，成为当前高分子材料科学与工程中活跃的领域之一。国内许多研究部门特别针对提高聚丙烯的缺口冲击强度和低温韧性方面进行了多种研究开发。采用加入弹性体的方法。常用的弹性体有EPDM（三元乙丙橡胶）、BR（顺丁橡胶）、EPR（乙丙橡胶）、SBS（苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物）等。特别是EPDM与聚丙烯结构相似，相容性较好，它们经过机械共混，所形成的热塑性弹性体的冲击强度和韧性可明显提高。增韧后的PP以其优异的性能和较低的价格优势，很快进入了工程塑料应用领域，并已在汽车、摩托车、家电等行业得到了广泛的应用。
　　中科院长春应用化学研究所和吉林市塑料一厂采用EPDM为增韧剂、二异丙苯过氧化物为交联剂、滑石粉和CaCO为无机填充增强材料等与PP共混，研制开发出汽车保险杠用改性PP共混材料。当共混料中EPDM的含量控制在1535时，所得共混料的常温和低温冲击强度能提高2040倍。该共混料与国外同类产品的性能指标如表1所示。
　　华东理工大学研制开发出具有良好的加工性能、高冲击强度、其他力学性能均衡的PP/SBS/HDPE三元共混材料。其中用作中空吹塑桶的配比可选择PP/SBS/HDPE为50/5/40或70/10/20，其性能指标所示。
　　3结语
　　我国虽然对改性PP进行了大量的研究，开发出不少聚丙烯工程材料及合金，一些聚丙烯合金品种已交付于生产应用，但总的来说，品种还不够多，未形成系列产品，与国外相比，还有相当距离。因此，在把已开发出的PP塑料合金品种系列化和降低成本的同时，应加快PP合金新品种、新技术的研究进程，并尽快转化为生产力，以满足我国各行业不断发展的需要。

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