PP改性加 工工 艺 的研 究现 状2

1、PP改性加 工工 艺 的研 究现 状 于 莉 汪文 俊 (湖北 大学化学与材 料科学学 院，武汉 ，430062) (华中科技 大学生命与技术科 学学 院，武汉 ，430074) 摘要 ：总结 了近年来 聚丙烯 改性的方法及加 工工艺 。介绍了通过共聚 、接枝 、交联 、填 充母料 、填充或增 强改性 、共混改 性或其 他 方法(加入成核剂等 )对 聚丙烯 进行的改性 ，其 中，共 混改性是聚丙烯改性应 用最广的技术 。另外 ，还 重点 阐述 了聚丙烯共 混改性 的加 工工艺 。 关键词 ： 聚丙烯 改性 加工工 艺 共混 聚丙烯 (PP)除具有 良好的拉伸强度及硬度外 ， 还具有优 良的耐热

2、性 、耐化学腐蚀性 、电绝缘性等性 质 。PP加工成型容易 ，主要采用 注射成 型，制备 建 筑 、机械部件、电工零件等 。也可采用挤 出、吹塑工 艺方法制造薄膜材料 、板材 、管材 和纤 维等。PP的 缺点是具有较大的成型收缩率 、低温易脆裂、耐磨性 不足 、热变形温度不高 、耐候性 差等。PP的改性是 塑料加工行业活跃的领域之一 。PP改性 可分为化 学 改性 和 物 理 改 性 2种 方 法 。 化 学 改 性 主 要 有 共 聚、接枝、交联 等，通过 改变 PP的分子结构 以达到 改性的 目的。物理改性主要通过填充 、增强 、共混等 方法加入添加剂 ，以赋予 PP新 的性能。 1 化学

3、改性 11 共 聚 改性 以丙烯单体为主的共聚改性可在一定程度上增 强均聚 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 。 如丙烯与乙烯的共聚物 ，当乙烯 质量分数达到 3O 时 ，共聚物具有结 晶度低 、透明性好 、冲击 强度大等 优点 。 12 接枝 改性 PP是非极性聚合物 ，通过接 枝改性可赋予 PP 极性 ，从而改进 PP的粘结性 、涂饰性 、油墨印刷性 ， 一 般是将 PP与 甲基丙烯酸 (酯)或丙 烯酸 (酯)、苯 乙烯 、乙酸 乙酯等单体进行接枝改性 。 13 交联 PP PP的交联方式有化 学交联 和辐射交联 。但

4、对 于 PP，辐射交联 的同时降解十分严重 ，所 以一般采 用化学交联 。通过交联可提高 PP的力 学性 能和耐 热 性 。 2 物理 改性 21 填充母料 以液相本体法 PP粉料为 载体 ，采用双螺 杆配 混工艺制备 的 PPM 型填充母 料是最适 于 PP填充 改性 的第三代新型填充母料 ，使用填 充母料的制品 的物理性能、力学性能、印刷性及 防滑性等都得 到一 定的改善 J。 22 填 充或增强改性 采用无机矿物质粉末如碳酸钙 、滑石 、硅 灰石、 云母以及玻璃纤维3等对 PP进行填充或增强改性 是众所周知的 PP改性方 法，其 主要 目的是提高材 料的刚性 、硬度和耐热性 ，同时又可提

5、高制 品的尺寸 稳定性和耐蠕变性 ，并使成型收缩率减小 。有研究 表明 ，经过适 当表 面处理 的纳米碳 酸钙粒子通过熔 融共混法均匀分散在 PP中 ，可提高 PP的缺 口冲击 强度 。可采用一步法或二 步法来 制备 PP纳米 碳酸钙复合材料，一 步法是将表面预处理后 的碳酸 钙、PP、相容剂在双螺杆挤 出机上 直接共混 ，二步法 是先将表面预处理后的碳 酸钙同相容剂 、少量 共聚 PP在双螺杆挤出机上挤成高浓度母料 ，再将母料同 PP共混 。其 中滑石 粉填充改性 的 PP具有尺 寸稳 定性好 、不翘曲、热变形温度高 、模量 和硬度大的优 点6。最近研究 出了一 种 Celstran长玻纤增

6、 强 PP 新品种7，长玻纤能使 PP的物理性能大大提高 ，特 别是压塑制件。增 强或填 充改性 PP生产工艺 ，其 主机都是混炼型挤出机 ，可 以根据 不同的需要采用 不 同 的螺 杆形 式 。通 常 情况 下 多 采用 单 螺杆 挤 收稿 日期 ：20021224。 作 者简介 ：于莉 ，女 ，1975年 生 ，黑龙 江佳 木斯人 ，湖北大 学化 学 与材 料科学学 院 2001级 研 究 生 ，主要 从事 阻燃 高分 子 材料 的 研 究。 维普资讯 现 代 塑 料 加 工 应 用 第 15卷第 4期 出机 或 双波 状 螺杆 挤 出 机 ，只在 特 殊 专 用 料 的 生 产 上采 用

7、 双螺 杆 挤 出机 。不 过 对 用碳 酸钙 填 充 或滑 石 粉填充 ，选用单螺杆或双波状螺杆挤 出设备 完全可 以实现 引。 23 共混 改 性g 共混改性可 以改进 PP的抗 冲击性能 (尤其 是 抗低温冲击性 能)、热稳定性 和韧性 ，扩展 了 PP的 应 用领 域 。共 混 改 性 是 目前 应 用 最 广 的改 性 技 术 ， 它包括 PP与其他塑料树脂共混和 PP与橡胶共混 。 231 PP与其他塑料树脂共混 (1) PP与 聚 乙 烯 共 混 。采 用 PP与 聚 乙烯 共 混 ，可改善 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

8、伸性能和韧 性。PP也可以与低密度聚乙烯共混 ，采用螺杆挤 出 机 的挤 出方 法 ，也 可 以采 用滚 筒 炼 胶 机 的 配混 方 法 ， 前者挤出方法 的温度段 为 210，215，215，215，210和 210，后者炼胶方法的温度为 180，时间 25min，PP 也可与线型低密度聚乙烯共混 。 (2) PP与聚氯 乙烯共 混。PP可 以与聚氯乙 烯(PVC)共 混 ，制 成 PPPVC共 混 物。为 了改 善 PP与 PVC的相容作用 ，采 用氯化聚 乙烯 (CPE)及 丙烯腈 一丁二烯 一苯乙烯共 聚物 (ABS)为相容 剂。 共混物有 4种共混方法 ，第一种方法是在 170下，

9、 PP于炼 胶机 上 塑 化包 辊 ，加入 CPE共 混 ，制 成 混 炼 胶 ，再投入 PVC共混 5min；第二种方法是在 170， PP于炼 胶 机 上 塑 化 包 辊 ，加 入 PVC 粉 料 和 CPE， 再共混 5min第三种方法是在 170，PP于炼胶机 上 塑化 包 辊 ，加 入 ABS共 混 ，制 成 混 炼 胶 再 投 入 PVC共混 5min；第 四种方法是在 170，PP于炼胶 机上 塑 化 包 辊 ，加 入 PVC粉 料 和 ABS，再 共 混 5min。结果表 明，采 用第二 种和第 三种共 混方 法， 共混物具有较高的拉伸强度 。 (3) PP与聚苯乙烯共混。PP

10、可以与聚苯乙烯 (PS)共混 ，共混物的单螺杆挤出机挤 出条件预热区 3 段温度为 160，180，190，机头温度为 200。在 Ps PP(3O7O)共混物中混入质量分数为 030 的长玻 璃纤维，制成含玻璃纤维 的 PsPP共混物。共混物 中含有玻璃纤维后 ，改善了共混物的模 量、断裂应力 以及冲击强度。在共混物 中混入玻璃纤维的工艺方 法 ，可先 制成 PSPP共 混物 ，再 采 用双 螺 杆或 单螺 杆 挤出机将玻璃纤维混入共混物 中或者将粉末塑料与 玻璃纤维先行混合 ，成粉末状态混合物 ，再经螺杆挤 出机熔融共混，共混物的混炼温度为 230。 (4) PP与 乙烯 一醋 酸 乙烯

11、共 聚物 的共 混。 PP与乙烯一醋酸 乙烯共 聚物 (EVA)共 混 ，可 以制 成 PPEVA共 混 物 。PPEVA 共 混 物 采 用 不 同 的 加工 方 法进 行 共 混 。一种 加 工方 法 是采 用 双 螺杆 挤 出机 进行 挤 出共 混 ，挤 出机 螺 杆 的 长径 比 为 25：1， 挤出温度为 225。另一种加工方法是先用炼胶机 共混制备共混物 ，共混温度为 180，时间为 lOmin， 最后 再 经 螺杆 挤 出机 挤 出加 工 ，挤 出温 度 为 225。 (5) PP与聚酰胺 的并用。PP与聚酰胺 (PA) 共混 ，可以改善染色性 ，提高耐热性 。与 PP共混的 聚

12、酰胺 ，主要是尼龙一6(PA6)。PA6是一种强极性 聚合物 ，而 PP是非极性聚合物 ，为 了改善两者的相 容 ，可采用 PP与 马来 酸 酐接 枝 共 聚物 (PPg MAH)为 相 容 剂 ，共 混 物 的 混 炼 温 度 为 240。 PA6PP共混物也可采用 PP与丙烯 酸丁酯的接枝 共聚物(PPgBA)为相容剂 ，共混物混炼温度为 190，220，235 。 (6) PP与聚碳 酸酯 的并用 。PP可与聚碳酸 酯(PC)共 混，制成 PPPC共混 物。PPPC共 混物 可采用 PP与 甲基丙烯 酸缩水甘 油酯 (GMA)接 枝 共聚物(PPgGMA)为相容 剂 ，于 250混炼 。

13、 PPPC也可采 用 PP的苯 乙烯 与 甲基 丙烯 酸 丁酯 (StnBuMA)的接 枝 共 聚 物 (PP g StnBuMA) 为 相容 剂 ，共 混物 的混 炼 条 件 为 220 ，时 间 lOmin。 PPPC共混物也可采用 PP与马来酸酐接枝共聚物 (PPgMAH)为相容剂 ，经双螺杆挤 出机共混。 232 PP与橡胶共混 PP与橡胶共混 ，共混物具有热塑性 和弹性。制 备过程可不经过硫化过程 ，也可利用静态或动态的硫 化工艺 ，制成性能良好 的热塑性弹性共混物。 (1) PP与天然橡 胶共混 。PPNR共混物 ，采 用硫磺硫化体系 ，制成动 态硫化 共混物。天然橡胶 先与硫磺混

14、炼 ，混炼温度 为 40，制成 天然橡胶 母 炼胶 ，然后再与 PP共 混 ，共 混温度 180，经 8min 共混及动态硫化 ，制成硫化 共混物。 (2) PP与乙丙橡胶共混_l。PP与三元 乙丙 橡胶 (EPDM)共 混 ，制成 的共混 物是 当前 弹性共混 物的重要品种 ，这种共混物经动态硫化 ，制得的共混 物 ，具有 良好 的物理力学性 能和化学性能 。EPDM PP热塑性弹性共混物进行动态硫化 的硫化 体系可 采用硫磺体系 或有机过 氧化物体 系或 酚醛树脂 体 系 ，它们对 EPDMPP共混物都具 有 良好的硫化效 果 。EPDMPP共 混物 制备 工 艺 过程 是将 EPDM 与

15、 PP共 混 ，在 共 混 过 程 完 成 共 混 物 的动 态 硫 化 作 用 。具体的可将共混物的共混及动态硫化过程分成 维普资讯 于莉等PP改 性加工工艺 的研究现状 2种方式 ，一是共混物在共混过程 同时完成动态硫 化作用 ，二是 先对 EPDM 胶进行动态硫 化作用 ，制 成硫化的 EPDM，它再与 PP共混 ，制成共混物 。实 践表明。共混物 的 2种共混方法对硫化共混物 的物 理力学性能无大影响 。为了使生产工艺方便 ，多采 用 共混 后 动态 硫 化方 法 。 (3) PP与 丁腈 橡胶 共 混 。PP与 丁腈 橡胶 (NBR)共 混 ，可 以制 成 PPNBR 的弹性 共 混

16、 物 。这 类共混物的组分具 有不相容性 。需要填加第 三组 分 相容剂 。PPNBR共混 物 的配 混设备 可 以采用 密 闭式炼胶机也可采用双螺杆挤 出机 。利用密闭式炼 胶机制备 PPNBR共 混物 。可将 NBR组 分、PP组 分以及其他组分如 PP的马来酸酐接枝物(PPg MAH)等同时混炼 ，混炼 温度 180190，密 闭式 炼胶机转子转数 80rrain，混炼时间 8min即可完成 动 态硫 化 和 共混 过程 。 (4) PP与 丁基 橡胶 共 混。PP与 丁基橡 胶 (IIR)共混 。制成 PPIIR共混物 。PPIIR共混物可 采用静态和动态的硫化方法进行硫 化。所采用

17、的硫 化剂是溴化 酚醛树 酯 (SP一1056)，硫 化剂 混炼 于 IIR之 中 ，混炼 温 度 为 80 ， 24 其他 Z41 加 入成 核剂 PP是结晶性 聚合物 ，内部存在着很 大的球 晶， 不仅造成 PP的抗 冲击 强度很低 ，还会使 制品的后 收缩现象严重 ，加入成核剂 ，生成微晶结构的 PP，对 树脂进行改性 ，实现 PP的高性能化L1 。 Z42 加 入透 明剂 添加山梨糖醇类透明剂后可显著提高 PP的透 明度 和 光泽 度 ，而且增 透 的 PP热变 形 温度 、屈 服 强 度 、韧性和刚度亦提高 ，结晶速度加快 ，因此可缩短 加工 周 期 。 243 制备 高 回弹性 P

18、P 用质量分数为 30 碱土金属盐填充 PP体 系， 可制备高 回弹性 改性 PP。PP和碱 金属 盐经干燥 后，与表面活性剂共混 。经双螺杆挤出机挤出_1 。 244 加 入 阻燃 剂 PP属易燃材料 ，限制 了其应用范围。在 PP中 加 入阻燃 剂 ，可 提 高 PP的 阻燃性 。 参 考 文 献 1 晋 日亚 ，贺增 第PP的改 性现 代塑料 加 工 应用 ，2001，13(1)： 62 64 2 刘英俊PP塑料改 性及 应用 进展工程 塑 料应 用 ，1995，23(5)： 49 54 3 Bikiaris D ，M atzinos P，Larena AAppPolym Sci，200

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