王宇
大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司 内蒙古锡林郭勒盟 027300
摘要：聚丙烯(PP)作为一种成熟的热塑性塑料，在机械性能好、无毒、相对密度低、耐热性好、耐化学性强、电绝缘性高、易于加工成型等诸多方面具有优异的性能。此外，原料易得，价格相对较低，因此已广泛应用于家电、建筑、汽车、包装等轻工业领域和化工领域。
关键词：聚丙烯；化学改性；物理改性；增韧改性；
一、化学改性
1.接枝改性。PP接枝改性就是在其分子链上引入适当基团，利用二者极性和反应性，即可改善PP性能上的不足，同时赋予其某些特殊功能，又能很好地保持其优异特性。因此接枝改性是扩大PP应用范围的一种行之有效的方法。在马来酸酐(MAH)固相接枝改性聚丙烯(PP)的过程中加入合适比例的异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)作为共聚单体，可以大大提高MAH在PP上的接枝率，同时可以有效抑制在普通固相接枝过程中PP的严重降解，得到了性能较好的高极性PP与普通固相接枝法与熔体接枝法对比，双单体固相共聚接枝改性PP是一种得到高极性PP的有效方法。
2．交联改性。PP交联的方法可采用有机过氧化物、氮化物(化学交联)和辐射交联等。其主要区别在于引起交联反应活性源的生成机理不同。交联过程是用带有烯类双键的三官能团的有机硅烷在少量过氧化物的存在下，与PP在挤出机中熔融共混完成接枝反应(或者与丙烯单体共聚)，然后在水的作用下，硅烷水解成硅醇，经缩合脱水而交联。该技术的关键是在接枝反应时必须严格监控，防止PP降解。PP经交联后赋予其热可塑性、高硬度、良好的耐溶剂性、高弹性和优良的耐低温性能等。研究了在聚丙烯(PP)隔膜表面接枝二乙烯基苯(DVB)／丙烯酸甲酯(MA)交联聚合物网络，提高隔膜高温条件下尺寸稳定性的改性方法。在PP中加入低密度聚乙烯(LDPE)和过氧化二异丙苯(DCP)，提高PP交联度，从而大大提高PP的熔融黏度。研究了共混聚合物组分的种类和含量对PP交联度的影响。结果表明，在共混过程中，部分PP和LDPE分子在热作用下相互促进，产生了接枝交联；共混物比纯PP的泡孔结构优且发泡效果佳，当LDPE为70％，发泡剂为5％，DCP为O．36％时，PP的发泡效果最好。解决了PP发泡过程中出现的气孔塌陷现象。
二、物理改性
1.热塑性弹性体增韧PP体系。常用于增韧PP的热塑性弹性体有POE、TPV、TP0、SBS等。POE是采用茂金属催化剂生产的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体。它既有优异的韧性又有良好的加工性，且具有良好的耐老化性能。由于其分子量分布窄，具有良好的流动性，与聚烯烃相容性好，同时，可改善填料的分散效果使PP的低温冲击强度得到改善，增韧效果非常理想。研究了PP／POE共混体系的相态结构、增韧机理以及共混体系的力学性能。研究结果表明，在相同条件下，POE加入量比EPDM少，POE用量为20份时就可使PP获得高的低温冲击强度，减少了因加入弹性体而引起的刚性和强度损失。在PP／POE共混体系中，POE在PP连续相中形成均匀的“海一岛”结构；POE对PP改性符合银纹剪切机理，可有效提高PP的常温低温冲击强度。SBS苯乙烯类热塑性弹性体是SBcs中产量最大(占70％以上)、成本最低、应用较广的一个品种，是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。
2.塑料树脂增韧PP体系。
常用于增韧PP的塑料树脂有LLDPE、HDPE、LDPE、EVA、PET、PBT、PA、LCP等。为了使合金在共混时能较好的相容，往往需要添加一些助剂、改性剂或相容剂，才能获得理想的增韧效果。一般添加的相容剂多为马来酸酐、丙烯酸或缩水甘油酯接枝PP或PE，如PE(PP)．g—GMA等，添加量一般在5％～10％之间。采用单螺杆挤出机制备了低密度聚乙烯(LDPE)共混改性聚丙烯(PP)可发性粒料，并通过模压发泡工艺得到改性PP发泡材料；考察了发泡剂的热分解特性以及LDPE的含量对共混体系的熔融／结晶行为、晶体结构和发泡性能的影响。结果表明：与纯偶氮二甲酰胺(AC)相比，复合发泡剂的分解温度下降了45℃；LDPE的引入没有改变PP的晶型结构，但降低了共混体系的结晶度；当LDPE的含量为15％～20％时，LDPE／PP共混体系的发泡效果最佳。以共聚聚丙烯(PPC)与均聚聚丙烯(PPH)复配物作为基体树脂，研究了不同组成比的PP／PA6体系的综合力学性能，并考察了不同相容剂PP．g．MAH和PE—g—GMA对PP／PA6体系的影响，以玻璃纤维作为增强组分，并引入BaSO4，制得了高模量高强度的复合材料。结果表明，有机刚性粒子PA6的引入提高了PP的弯曲模量与拉伸强度，冲击强度有所下降：PP．g．MAH在综合力学性能改善上优于PE．g—GMA；当BaS04用量为15份时，复合体系在保持一定冲击强度的基础上，较大地提升了弯曲模量和拉伸强度，表现出良好的综合力学性能。
3．无机刚性粒子增韧PP体系。常用于增韧PP的无机刚性粒子材料有针状硅灰石、碳酸钙、细玻璃微珠、沉淀BaSO4、高岭土、云母、稀土、滑石粉等。这些无机刚性粒子需经过表面处理剂进行表面处理，才可以投入使用。填加无机刚性粒子的最优增韧设计是与树脂、弹性体或橡胶三相或多相形成共混体系。其以无机刚性粒子为核、界面改性剂、橡胶为壳的核一壳分散结构多相增韧PP效果十分明显。在PP／EPDM共混过程中，采用同时加入CaC03的方法，研究了CaC03的表面处理对PP／EPDM体系性能的影响。结果表明，当经偶联剂处理和未处理的CaC03的粒径、粒径分布和质量分数相同，且体系中的EPDM的质量分数为15％时，未经偶联剂处理的CaC03增韧材料的缺口冲击强度(21．2J／m2)较低，增韧效果不佳；当采用单一偶联剂对CaC03进行处理后，其增韧材料的缺口冲击强度(66．8J／m2)有明显提高；而用偶联剂与助偶联剂复合处理CaC03后，其增韧材料的缺口冲击强度有显著提高，其值从66．8J／m2增至88．8J／m2。这是因为经偶联剂处理的CaC0，与EPDM有良好的界面粘结作用，形成以CaC03为核、EPDM为壳的“核一壳”分散相结构。
4.纳米粒子增韧PP体系。粒度小于100 nm的一类填料，称为纳米填料。作为增韧PP的纳米粒子，添加量一般在l0％以下，相对的冲击强度成倍增长。聚丙烯的增韧技术与工艺，是提高聚丙烯冲击强度的一种有效手段，设备简便，经济实用，效果显著。研究了纳米二氧化硅(Si02)粒子对聚丙烯(PP)的冲击强度和拉伸强度的影响，比较了溶液共混法与聚合法的改性效果差异，并从机理上进行了探讨研究发现：用溶液共混法制备的纳米Si02／PP复合材料，其冲击强度在纳米Si02粒子含量为4％左右时达到最大值，约为未经改性的PP材料的8倍；用纳米Si02粒子改性的PP材料的拉伸强度与未经改性的PP材料基本一致；在相似的工艺条件下，共混法对PP的增韧效果较聚合法显著。
总之，PP的改性技术正在向功能化和高性能化方向发展。随着聚丙烯改性技术的不断发展和完善，必将研发成功品种更多、性能更好的PP材料，以满足各种应用领域材料的使用要求。
参考文献：
[1]王伟，浅谈高分子聚丙烯(PP)增韧改性技术．2020.
[2]张春强．土工复合材料在土木工程中的应用研究.2019.