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1、萬方數(shù)據(jù)第1期(總第135期)2000一02塑料科技PIASnCSSCI．＆TECHN010GY4l聚丙烯增韌改性研究的最新進(jìn)展孟季茹梁國(guó)正趙磊秦華字(西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程系，陜西西安710072)摘要聚丙烯作為重要的通用塑料品種，其增韌改性是人們研究的重點(diǎn)。本文主要論述當(dāng)前人們研究較多的四種增韌方法：橡膠或彈性體共混增韌、其它有機(jī)聚合物共混增韌、無機(jī)剛性粒子增韌、有機(jī)／無機(jī)納米材料增韌。1前言關(guān)鍵詞聚丙烯增韌橡膠或熱塑性彈性體無機(jī)剛性粒子聚丙烯(PP)作為一種通用塑料，原料來源豐富、價(jià)格低廉，與其它通用塑料相比，具有較好的綜合性能，比如：相對(duì)密度小，加工性能優(yōu)良，屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及彈性模
2、量均較高，電絕緣性良好，耐應(yīng)力龜裂及耐化學(xué)藥品性較佳等；其制品無毒無味、光澤性好，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、電器、日用品及家具、包裝等各個(gè)領(lǐng)域。但PP成型收縮率大、脆性高，缺口沖擊強(qiáng)度低，特別是在低溫時(shí)尤為嚴(yán)重，這就大大限制了PP的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。為此，國(guó)內(nèi)外對(duì)PP的增韌增強(qiáng)改性進(jìn)行了廣泛而深人的研究，并取得了一系列的成果。PP增韌改性有共聚改性¨、21、共混改性與添加成核劑等，但人們普遍認(rèn)為形成宏觀均相、微觀兩相結(jié)構(gòu)是得到良好增韌效果的必要條件，因而近年來共混改性(特別是在共聚基礎(chǔ)上的共混改性)和填充增韌改性成為研究的重點(diǎn)，所涉及的方法主要有四類【3]：①與橡膠或熱塑性彈性體共混增韌；②與其它
3、有機(jī)聚合物共混增韌；③無機(jī)剛性粒子增韌；④有機(jī)／無機(jī)納米材料增韌。2橡膠或熱塑，
4、生彈性增韌橡膠或熱塑性彈性體與聚合物共混增韌是目前研究的較多、增韌效果也最為明顯的一類方法。關(guān)于其增韌PP的機(jī)理，普遍為人們所接受的主要是銀紋一剪切帶屈服理論，對(duì)該理論的研究已較為成熟，在此就不再贅述。本文主要討論幾種橡膠或熱塑性彈性增韌PP的體系。收稿日期1999一lO—142．1PP／乙．丙共聚物由于EPR與PP都含有丙基，根據(jù)相似相容性原理，它們之間應(yīng)具有較好的相容性。又由于EPR屬于橡膠類，具有高彈性和良好的低溫性能(脆化溫度可達(dá)一60℃以下)，因此EPR是PP較好的增韌改性劑。但是，一般情況下等規(guī)聚丙
5、烯與EPR的相容性依然存在問題H1，它們的共混物具有多相的形態(tài)結(jié)構(gòu)。在相同的共混工藝條件下，組成比及不同聚合物組分的熔融粘度差決定著此共混物的形態(tài)。當(dāng)PP與EPR具有相近的熔融粘度時(shí)，所制共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)較均勻；當(dāng)各組分熔融粘度不同，若EPR粘度低于PP，則EPR可以被很好地分散，相反，若EPR粘度高于PP，則EPR的相疇粗大，且基本呈球形。在PP／EPR共混比例為60／40～40／60范圍出現(xiàn)相轉(zhuǎn)變，即在此范圍內(nèi)，兩組分均為連續(xù)相。用EPR與PP共混可以改善PP的沖擊性能、低溫脆性。當(dāng)EPR含量為20％時(shí)，PP／EPR常溫缺口沖擊強(qiáng)度比純PP高10倍左右，脆化溫度比純PP下降4倍之多”1；
6、但PⅣEPR體系的拉伸強(qiáng)度、屈服伸長(zhǎng)率、拉伸斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、邵氏硬度、變曲彈性模量、維卡軟化溫度及脆化溫度均有不同程度的下降。且此共混物的耐老化性能有所下降，因而常用EPDM代替EPR來改善其耐老化性能。EPDM對(duì)PP的增韌與EPR相似，隨著PP含量的增加，體系的懸臂梁沖擊強(qiáng)度有較大提高。當(dāng)EPDM含量為20％時(shí)，PP／EPDM的缺口沖擊強(qiáng)度比純PP高4倍左右，耐低溫性能也有所改善瞪l。楊軍等認(rèn)為：影響彈性體／PP體系斷裂韌性的因素有內(nèi)因和外因兩方面№J，其中內(nèi)因包括基材分子量、界面粘結(jié)、彈性體粒子粒徑及分布、粒間距、彈性體粒萬方數(shù)據(jù)42孟季茹等聚丙烯增韌改性研究的最新進(jìn)展子形態(tài)及品種
7、的差異等；外部因素包括樣品尺寸、缺口的幾何尺寸、試驗(yàn)的速度和溫度、加工過程中的熱歷程及退火、老化等。李蘊(yùn)能等№1研究了乙丙橡膠／PP共混組分對(duì)PP性能的影響，得出以下結(jié)論：在相同的橡膠含量下，增韌共聚聚丙烯的效果遠(yuǎn)優(yōu)于增韌均聚聚丙烯的效果：增韌效果與橡膠的種類有關(guān)，通常情況下，其中EPR的增韌效果優(yōu)于EPDM，見圖3。圖l為不同結(jié)晶狀態(tài)的E職含量對(duì)PP增韌效果的影響，從圖中可以看出，當(dāng)橡膠含量為30％左右時(shí)的增韌效果最好。圖2為不同結(jié)晶度的EPR對(duì)PP增韌效果的影響，可以看出，結(jié)晶度越低，其增韌效果越好。圖1不同結(jié)晶態(tài)的Ⅱ)R中橡膠含量對(duì)PP增韌的影響^目＼0瑙慧怊是瞇齪喲圖2不同結(jié)晶度的Ⅱ
8、'R對(duì)PP增韌的影響李蘊(yùn)能等指出：彈性體在基體中的分散狀態(tài)除了自身的種類、結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)外，主要還取決于共混工藝條件。由于EPDM或EPR的切變粘度對(duì)溫度的依賴性很小，而PP是一種半結(jié)晶型高分子，在熔點(diǎn)附近表現(xiàn)切變粘度會(huì)隨著溫度而產(chǎn)生突變。增韌相與基體的表觀切變粘度的比值越小越好，最好為1，即在等粘度的加工條件下方可獲得理想的分散效果。彈性體顆粒粒徑的分布亦有很大的影響。在彈性體增韌塑料的過程中，大粒徑的顆粒對(duì)
