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史上最全聚丙烯(PP)改性方法

嘉峪检测网        2021-12-10 22:17

聚丙烯,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotactic polypropylene)、无规聚丙烯(atactic polypropylene)和间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三种。

 

通常为半透明无色固体,无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀,制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小,是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差,较易老化,但可分别通过改性予以克服。

 

接枝改性

 

20世纪90年代初,美国提出先进的固相接枝改性法,现已开发出相关产品,如伊士曼公司生产的氯化改性pp(mcpp)树脂,在我国市场每吨售价高达50多万元。改性pp(mpp)和mcpp作为特种pp专用料,大大扩展了pp的应用范围,具有极大的经济效益。

 

采用固相接枝法对等规pp进行改性得到mpp,然后对mpp进行氯化即可获得mcpp固体粉状树脂。氯化改性后的树脂附着力强,接伸模量提高,易于与其他树脂共混;而且由于改性使pp的结晶受到破坏,极性增加,从而可溶于某些溶剂,制得不同浓度的mcpp溶液。

 

mpp的用途主要有四个方面。一是提高工程塑料的耐冲击性能。用mpp作相容剂,制得的pp与其他塑料的共混物冲击强度提高2~3倍,可用作抗冲击壳体材料;二是exfer塑料公司开发的dexpro合金,即为聚酰胺和pp在相容剂存在下的合金,现已商品化;三是用作热塑料粉末涂料,用于金属底材表面,起到防腐和抵抗化学药品的作用。

 

日本nozagl-giz牌号产品就是pp与尼龙的合金材料,具有较高的耐化学药品和耐油性能,尤其是具有极佳的耐氯化钾性能三是提高pp填料的粘合性。mpp的引入可提高填料与pp的相容性,改善复合材料的性能,提高材料的整体热稳定性和局部抗热能力;四是mpp也应用于自由基活性废料的固化。此外,mpp还可用于提高pp纤维的可染色性和塑料制品的可装饰,制造可蒸煮的包装材料等。

 

共聚改性

 

共聚改性是指采用催化剂,以丙烯单体为主在聚合阶段进行的改性。丙烯单体与其它烯烃类单体进行共聚合可以提高聚丙烯的低温韧性,冲击性能,透明性和加工流动性。例如在丙烯、乙烯共聚得到的聚合物中,由于乙烯和丙烯链段的无规则分布使得物的结晶度降低。嵌段共聚2%-3%的乙烯单体可制得乙丙共聚橡胶,可耐-30℃的低温冲击。当乙烯含量达到30%时则成为无规共聚物,具有结晶度低,冲击性能好,透明性好等特点。

 

交联改性

 

聚丙烯的交联改性是提高聚丙烯热变形温度的有效方法,也能提高聚丙烯的力学性能,交联改性主要有辐射交联法和化学交联法。辐射交联是在高能射线的作用下聚丙烯分子链产生自由基进而进行交联反应。化学交联一般是在PP中加入过氧化物作为引发剂,同时加入助交联剂实现交联反应。聚丙烯的交联改性过程中降解和交联反应同时存在,采用辐射交联时交联效率比较低,而采用化学交联时一般都是通过加入带有不饱和键的助交联体系促进交联反应。

 

共混改性

 

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。

 

最直接有效的办法——填充改性

 

填充改性一般是指在PP树脂中添加碳酸钙、滑石粉、云母粉、硅灰石粉等非金属矿粉体材料或其它材料,不仅可以显著提高PP的刚性、耐热性、提高尺寸稳定性、耐高温蠕变性、硬度等等,大部分还能起到增量降低成本的作用。

 

在填充改性中,首先要解决好填料在PP树脂基体中的分布、分散是否均匀的问题。无机填料中硅灰石独特的针状结构可以很好的解决这一问题。另外,硅灰石的针状纤维也可明显的达到增强改性的效果。

 

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来源:聚烯烃人