pp增韧与pp、pe共混.docx

PE/PP共混改性研究摘要：PE增韧P P的效果取决于共混物中PE的用量，当PE质量分数达到25%〜40 %时， 共混物既有良好的韧性和拉伸强度，又有较好的加工性能使用橡胶或者热望性弹性体与PP共混增韧效果最 为明显但由于随着弹性体用量的增加，体系在冲击强度大幅提高的同时也出现了刚性等性能的损失此外，还就近年发展起来的无机刚性粒子增韧PP的研究工作进展和机理研究情况作 了介绍关量词：聚丙烯 聚乙烯 共混改性聚丙烯(PP)是通用热塑性树脂中增长最快的品种之一，广泛应用于工业生产的各个领域PP生产工 艺简单，价格低廉，有着优异的综合性能而其亟待克服的最为突出的缺点是它的缺口敏感性显著，即缺口冲击强度较低，尤其在低温时更为突出，因此在实际应用中需要进行增韧PP共混增韧方法以其效果显著、工业化投资少且迅速易行等特点而广为应用共混增韧改性是指用其他塑料或弹性体等作为改性剂与PP共混，以此改善PP的韧性常用的改性材料主要分为 塑料、橡胶或弹性体以及无机刚性粒子等几类1. 塑料增韧PP体系采用塑料类作为PP增韧的改性剂.不仅可以达到增韧的目的，而且可使材料的耐磨性、染色性等得到改善，且价格较为低廉应用较多的有高密度聚乙烯(HDPE)、线型低密度聚乙烯(ILDPE)、乙烯 -醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯、聚酰胺(PA)等。

但由于他们与PP的不相容性，要使体系达到较高的 韧性往往需要加大改性剂用量或添加相容剂1. 1 PP/ 聚乙烯(PE)1.1.1 高密度聚乙烯结构、性能及应用高密度聚乙烯(HDPE)是在每1000个碳原子中含有不多于5个支链的线型分子所组成的聚合物在 所有各类聚乙烯中，HDPE的模量最高，渗透性最小，有利于制成中型或大型的装运液体的容器HDPE的渗透率低，耐腐蚀，并具有良好的刚度，使其适于作管材HDPE良好的拉伸强度使其 适于制作短期载重用膜，如购物袋等HDPE良好的劲度、耐久性和质轻的特性，适于制作商业和运输业常用的周转箱、码垛托盘和提桶及药品瓶、化妆品瓶和一般容器，也可用以制作 玩具HDPE的玻璃化温度低，热扰曲温度高，劲度合适且韧性好，可以做非结构性的户外用品利用 HDPE片材的耐化学性和隔潮性作液体和固体废物坑的内衬：以防止污物扩散，HDPE片材代替木材作为 运货车及海运时的底版、搁架，防止货车及船体的磨损和货物的碰撞1.1.2 线性低密度聚乙烯的结构、性能及应用线性低密度聚乙烯(LLDPE)包括乙烯.1.烯烃共聚物系列，刚度类似于HP— LDPE的透明物料和具有 类似HDPE特性的硬质不透明物料。

共聚单体的类型和含量不同，使LLDPE具有不同的结品度，不同的密度 和模量LLDPE具有优良的韧性，即有很好的抗撕裂强度、抗冲击强度及抗穿刺性，有利于减薄厚度，重点 用于对清晰度要求不高的许多包装和非包装用途，包括冷冻食品袋、重包装袋、购物袋、垃圾袋、拉伸包装膜、科学探测气球等农业上，LLDPE大量用于棚膜和 地膜 茂金属催化生产的LLDPE比通用LLDPE膜具有更高的清晰度和抗冲击性，含有少量长支链的m. LLDPE膜，具有更高的抗撕裂强度1.1.3 聚丙烯/聚乙烯共混体系的研究PE增韧PP，是最常用、最经济，也是最成功的共混增韧体系PP与PE都是结品性聚合物，它们之间 没有形成共晶，而且各自结品，形成相容性不良的多相体系但两者晶体之间却发生相互制约作用，这种制约作用可破坏PP的球品结构，PP球品被？£分割成晶片，使PP不能生产球品随 着PE用量增大，分割越显著，PP品体则被细化，PP品体尺寸变小，促使PP与PE共混体系冲击强度得到 提高例如，当LLDPE质量分数达到70%时，PP/PE共混体系的冲击强度为37.5KJ/m2，超过纯PP冲击强度的20倍但随着LLDPE用量的增加，拉伸强度、弯曲模量却有所下降。

PE 作为PP的增韧剂，LLDPE好于HDPE，HDPE又好于LDPE据资料介绍，在开发PP /PE复合材料时，可 添加HDPE或LLDPE在等温结品中发现HDPE以刚性粒子分布于PP中使其具有刚性增韧效果，LLDPE与PP 品体形成系带相连的体系，因此，HDPE含量小于10%时对PP具有刚性增韧作用，而LLDPE增韧PP时，随 着LLDPE用量的增加，其冲击强度增加，但拉伸强度下降一般，LLDPE的用量为5%〜20%较好Z. Wang?对比了低密度聚乙烯(LDPE)与HDPE对PP的改性，发现LDPE能够实现对PP有效的冲击改性，但 却造成其他力学性质(如弯曲模量)的迅速下降为了获得较好的综合性能，应用HDPE代替LDPE他同时 指出，丙烯、乙烯共聚改性比其物理共混更能取得明显效果杨军等人？用超高分子量聚乙烯(UI-IM'WT'E) 原位成纤增强、增韧共聚PP(牌号1330)，在提高韧性的同时，起到了增强作用 研究表明，提高混炼剪切力，加快成型 冷却速度(采用淬冷工艺)均有利于力学性能的提高，其中配比为90： 10的PP / UHMWPE体系其缺口冲击强 度、拉伸强度和断裂伸长率分别可达到88. 6 kJ /m2，45. 1 MPa和570%，分别是1330的3. 5，1. 5和2. 5倍。

由差示扫描量热法谱图可以发现，1330的乙烯嵌段与 UHMWPE可形成共晶，淬冷则可使共晶含量显著增加，从而加强了两相间的结台力用PE改性PP 一般采用机械共混，通过调节两者比例可控制共混物结构及性能PP/ PE虽然都是结品性非极 性聚合物，溶度参数也相近，但PP和PE的晶体结构不同，结品时分子链不能排入同一品格，而且不同类型 PP、PE的结品度也不同，因此PP/ PE共混物为热力学不相容的多相体系，而且不同的PP/ PE共混物的 形态结构也不同2橡胶或热塑性弹性体增韧橡胶或热塑性弹性体与PP共混增韧是目前研究较多、增韧效果也晟为明显的一类方法此类型的改性剂主要有：乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物 (SBS)、顺丁橡胶、天然橡胶以及聚烯烃弹性体(POE)等2. 1乙-丙共聚物EPR、EPDM是橡胶增韧PP体系中最常用的改性剂作为橡胶类，其高弹性与良好的低温性能对PP的增韧十分有益从其化学组成来看均含有丙基，有利于与 PP.的相容，与PP共混后可改善PP的冲击性能及低温脆性在一定范围内(5 %〜30%)，随EPR、EPDM用量的增加， 体系的韧性迅速提高冲击强度近似线性增大。

但同时，体系的弯曲强度、拉伸强度、热变形温度等却逐渐降 低赵永仙等人 研究了 EPDM改性PP共混物的性能经EPDM改性的PP，拉伸强度降低，冲击强度和断裂伸长 率提高，耐热性、熔点随EPDM含量增加而降低，熔体粘度增大，假塑性增强此外，对共混物老化性能的研 究表明，添加抗氧剂能极大地提高共混物的耐老化能力，但其用量有一最佳值，主辅抗氧剂并用效果较单独使用好EPDM与？？有良好的界面相互作用，溶解度参数相等(8.1)，与EPR 相比，改性效果更为理想，应用更 为广泛许多汽车的保险杠材料就是PPAEPDM台金在制备过程中最好在PP/橡胶共混体系内形成部分交联 结构的形态.这有助于提高材料的韧性，这是一个关键技术：通常在制备时，橡胶含量不低于20%，除了 PP夕卜，还需加人少量的HDPE和滑石粉唐德敏等人采用马来酸酐 (MAH)对EPDM进行熔融接枝(EPDM—g—MAH)改性，将改性后的EPDM与PP共混，对PP / EPDM和PP / EPDM—g— MAH 2种共混体系的界面状况进行了对比结果表明，接枝后共混体系的冲击强度有较大幅度的提高，且提高值随着接枝率的增加而增大文章运用Htm~gins参数、界面张力系数 对界面状况进行了表征，EPDM接枝后与PP的相互作用使参数和两相间界面张力都比接枝前减小了，扫描电 子显微镜(SEM )照片上可见规律细密的剪切带，橡胶颗粒分散性增加、颗粒变小。

2. 2 PP/ SBS加弹性体SBS于PP基材中，在微观显微镜下可观察到SBS有细化PP结品、增大无定形区的作用PP / SBS 共混物的冲击强度、断裂伸长率随着SBS掺人量的增加逐步提高，而其拉伸强度、弯曲模量和硬度则下降一 种国内研究的、采用SBS作为改性剂制得的耐冲击型PP，常温和低温冲击强度分别比通用PP提高5和1O倍 巴陵石油化工公司使用SBS对PP改性，成功地用于洗衣机零部件和童车结构件的生产白福臣等人“I 研究了 SBS改性PP的缺口冲击行为和冲击断面的形态结果表明，在各种实验温度下（-30 °C, 0, 20°C），其冲击强度都不同程度地有所提高例如在 2o°C下，当SBS从0增加到20%时，复合材料的冲击强度从2o.60 J/m增加到70. 89 J/ m从sEM照片 上可以看出，SBS的颗粒直径多数在1mm左右，均匀地分布于PP中由于SBS的聚丁二烯段和PP有相近的 表面张力，容易相互扩散，在两相之间形成一过渡层，对提高复 合材料的韧性有一定作用SBS的增韧效果虽不如EPDM，但也完全能满足一般使用要求，且共混材料在常 温下有较好的刚性及硬度 2. 3 PP/ POEPOE是一种饱和的乙烯-辛烯共聚物，采用茂金属催化剂通过乙烯、辛烯原位聚合技术生产。

其结构中结品的乙烯链节作为物理交联点承受载荷，非晶态的乙烯和辛烯长链贡献了弹性 由于其表观切变粘度对温度的依赖性与PP相近，具有较强的剪切敏感性，在PP基体中易得到较小的分散相 粒径和较窄的粒径分布将POE作为冲击改性剂加人PP中，发现共混体系的分散情况和相容性非常好， PP的低温冲击强度得到改善，增韧效果明显：同时，整个体系具有优 良的加工性能？与EPR、EPDM等相比，POE更具价格优势，且耐候性好（不含双键），流动性较佳张金 柱通过实验证明，POE对PP的增韧效果要优于EPDM、EPR，缺口冲击强度提高最大，且体系弯曲模量及拉伸 强度的下降比EPDM、EPR增韧体系要小当POE用量超过15%时，对PP的增韧簸果明显提高另外，POE 对高流动性PP也具有良好的增韧效果，共混体系在低温下仍有韧性，而相应的EPDM、EPR增韧体系则呈现脆 性在生产上使用高流动性PP体系，可以缩短成型周期、降低生产成本S. Paul等人将POE添加到PP共聚 物中进行冲击改性所用PP中乙烯含量为10%〜11%，POE对高流动性PP的增韧改性（橡胶相为 17%〜18%），POE用量为 5%〜25%，而在POE含量为10%左右时体系的综合性能最好（其中冲击强度提高了 4倍）。

作者认为， 这一结果与通常PP发生脆韧转变时弹性体总含量为20%〜25%是基本一致的与均聚PP相比，共聚PP 中乙烯相的存在可以提高基体与POE的相容性，因此，POE对共聚PP更为适合 3无机刚性粒子增韧PIP弹性体增韧塑料虽然在工业上取得了巨大成功，但它在提高韧性的同时，却使刚度、强度和温度大 幅度降低从1984年起，国外出现了以刚性粒子代替橡胶增韧塑料的新思想1988年，李东明、漆宗能在 研究CaCO3增韧PP复合材料的断裂韧性中，用断裂力学分析能量耗 散的途径，在国内首次提出了填充增强、增韧的新途径 目前，常用的无机刚性粒子主要有：云母、滑石粉、高岭土、 CaCO3、BaSO4等无机刚性粒子增韧聚合物的机理目前尚不十分清楚一般认为 ：（1）聚合物受力变形时，刚性无机粒子的存在产生应力集中效应，引发其周围的基体屈服，这种基体的屈服将吸收大量变形功，产生增韧作用； （2）无机刚性粒子的存在能阻碍裂纹扩展或钝化、终止裂纹，阻碍裂纹扩展的原因是由于钉扎效应，而粒子钝化或终 止裂纹的原因在于两相界面的部分脱粘根据上述机理，实现增韧的要求是：基体要有适当的韧性，基。