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im体育网页版:聚丙烯(PP)改性技术大全

发布时间:2022-06-17 10:01:01 来源:im体育网站 作者:im体育下载

  聚丙烯(PP)作为常用的塑料材料,因其加工易、价格低、无毒无味、电绝缘性好、耐热性能优、耐化学腐蚀、机械性能好,在生产和生活中得到了广泛的应用。

  但PP分子链中的甲基基团增大了PP的分子链刚性、降低了PP的冲击性能。作为非极性聚合物,PP与极性树脂、无机填料相容性较差,且具有较差的亲水性、染色性、抗静电性、粘结性;制品也具有较大的收缩率以及较差的尺寸稳定性;耐老化降解性能差,通常只能作为通用塑料使用。

  通过PP改性技术解决其加工困难、对螺杆和模具磨损大、制品表面不光洁等不足等缺点,实现合成高强度、高刚度改性增强聚丙烯。改性后 PP具备优良的力学性能,可代替工程塑料、金属、热固性树脂使用,尤其在碳纳米管等新兴晶须对PP综合性能的提高是其他粒子或者纤维填料无法比拟的,添加量极少就能达到优良的效果,其综合性能与成本比具有显著的优势,极大的拓展了聚丙烯的应用领域,替代了不能回收的热固性工程塑料,实现资源回收利用;同等应用条件下,聚丙烯机械性能增强后使用量减少,节约资源、降低成本,使得改性增强聚丙烯可广泛应用于高强度包装膜及包装箱、电子电器结构件、汽车内外饰等领域。

  通过共聚改性、交联改性、接技改性、添加成核剂等使 PP高分子组分与大分子结构或晶体构型发生改变而提高其机械性能、耐热性、耐老化性等性能,提升其综合性能、扩大其应用领域。

  共聚改性是采用茂金属等催化剂在丙烯单体合成阶段进行的改性。当单体聚合时,加入的烯烃类单体与之进行共聚,聚合得到无规共聚物、嵌段共聚物和交替共聚物等,均聚PP的机械性能、透明性和加工流动性都得以提升。茂金属催化剂形成的络合物是以不规则形状受到一定限制的过渡状态作为单一活性中心,达到精确控制相对分子质量及其分布、共聚单体含量、主链上的分布和高聚物晶型结构。

  PP树脂分子呈非极性结晶型线型结构,表面活性低,无极性。存在表面印刷性不良;涂布粘接不良;与极性高聚物难以共混;与极性增强纤维、填料难以相容的缺点。接枝改性是向其大分子链上引入极性基团,实现改善PP的共混性、相容性和粘结性,达到克服难共混、难相容与难粘接的缺点。在引发剂作用下,熔融混炼时接枝单体进行接技反应,引发剂在加热熔融受热时分解产生活性游离基,当活性游离基遇到不饱和羧酸单体时,促使不饱和羧酸单体不稳定键打开后与PP活性游离基反应形成接枝游离基,随后通过分子链转移反应而终止。PP常见的接枝改性方法有:熔融法、溶液法、固相法、悬浮法等。接枝改性后的PP分子链中氢原子被取代而呈现较强极性,这些极性基团使得PP相容性增强,耐热性、机械性能大幅提升。

  交联改性主要是把线型或者是枝状的聚合物通过交联的方法改性成为网状结构的聚合物。PP交联改性可以使其力学性能、耐热性以及形态稳定性得到改善,成型周期缩短。聚丙烯交联改性主要方法有化学交联改性、辐射交联改性,它们主要区别在于交联机理不同、活性源不同;化学交联改性是通过添加交联助剂来实现聚丙烯改性,辐射交联改性主要是通过强辐射或强光来实现,由于辐射交联改性对PP厚度要求使得该法普及困难。目前硅烷接枝交联法由于其能够制备出性能优良的材料而发展迅速,硅烷接枝交联法生产的PP强度高、耐热性好、熔体强度高、化学稳定性强、耐腐蚀性能好。

  在混合、混炼过程中向PP基体中添加有机或无机助剂等得到性能优异的PP复合材料,主要包括:填充改性、共混改性等。

  在PP成型过程中,将硅酸盐、碳酸钙、二氧化硅、纤维素、玻璃纤维等填料填充于聚合物中,达到PP耐热性提高、成本降低、刚性提高、成型收缩率降低等,但PP冲击强度、伸长率也会随之降低。玻璃纤维作为一种性能优异的无机非金属晶须,价格低、绝缘好、耐热强、抗腐好,机械强度高,应用比较普遍,经玻璃纤维填充改性的PP性能得到明显的改善,但是玻纤添加量达到30%左右时,材料的机械性能才能有明显的提高;添加量过大时会导致部分玻璃纤维得不到充分浸渍,使聚合物基体与玻璃纤维界面的结合性能变差,导致复合材料的力学强度下降,并且随着玻璃纤维添加量的增加复合材料的流动性能降低,导致PP成型加工工艺性能困难。

  将PP与聚乙烯、工程塑料、热塑性弹性体或橡胶等共混,达到提升PP性能的改性方法。共混改性是在密炼机、开炼机、挤出机等加工设备中完成,工艺过程易调控,生产周期短、耗资少,可改进PP的着色性、加工性、抗静电性、耐冲击性等多种性能。聚合物共混可以综合各组分的突出性能,弥补各组分性能上的不足,共混物综合性能明显提升,但共混改性PP的耐低温性、耐老化性仍然不甚理想。共混改性时,剪切力可能导致一部分大分子链被切断形成自由基并形成接枝或嵌段共聚物,这些新的共聚物也可以有效的对PP起到增容作用。

  PP改性技术使得复合材料机械性能得到成倍的提升,极大的拓展了PP应用领域,提高了制品的性价比,推动了PP 的工程化进程,也使得PP从通用塑料拓展应用于工程塑料领域,大大拓宽了它的应用范围。近年,PP改性技术的研究发展迅速,越来越多新型技术应用于PP改性,PP综合性能提升明显、应用领域不断扩大,发展前景十分广阔。

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