對于聚丙烯塑料研發(fā)方法的探究

來源：中國塑膠網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2011-07-21 16:15:57點(diǎn)擊率：

1聚丙烯（PP）以其優(yōu)良的機(jī)械性能、加工性能和低廉的價(jià)格，在生產(chǎn)、生活中被廣泛應(yīng)用。但由于PP結(jié)構(gòu)上的原因造成韌性差、脆性高，長期以來只能作為普通材料使用。隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，以汽車、通訊、建筑、電子產(chǎn)品為標(biāo)志的支柱產(chǎn)業(yè)的崛起為工程塑料及其合金的應(yīng)用開拓了廣闊的市場。人們開始考慮使用改性的PP，并開發(fā)出PP塑料合金，以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉替代價(jià)高的工程塑料。
　　聚丙烯塑料合金是指由聚丙烯材料與另外一種或多種高分子材料構(gòu)成的復(fù)合體系。該體系把不同高分子材料的有利性能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異性能互補(bǔ)，從而滿足不同用途的需要。
　　2聚丙烯合金的制備方法
　　制備PP合金的方法可按形成的復(fù)合體系中不同高分子鏈之間是否有化學(xué)鍵而分為兩大類：即化學(xué)方法和物理方法?；瘜W(xué)方法主要指接枝改性和嵌段共聚。物理方法主要指機(jī)械共混。實(shí)際上，隨著技術(shù)的發(fā)展，在合金制備過程中常常同時(shí)伴有化學(xué)反應(yīng)和物理變化。
　　21嵌段共聚方法
　　嵌段共聚物由特殊的方法制取。嵌段共聚物由一長段A單體單元構(gòu)成的鏈段，和一長段由B單體單元構(gòu)成的鏈段聯(lián)結(jié)而成，即含有A嵌段和B嵌段，兩種嵌段的性能往往截然不同。利用嵌段共聚技術(shù)，把含不飽和鍵的丙烯與其它帶有可聚合官能團(tuán)或含不飽和鍵的單體進(jìn)行共聚合反應(yīng)，所形成的共聚物分子鏈中含有聚丙烯單體嵌段及其它單體嵌段。調(diào)節(jié)兩種嵌段的數(shù)量和長短，可制得不同物理性能的產(chǎn)物。
　　例如丙烯均聚后再與丙烯、乙烯等共聚單體進(jìn)行共聚，可獲得聚丙烯、乙烯橡膠和聚乙烯組成的多相共聚物嵌段共聚物?？刂迫喑煞值谋壤?，可獲剛性與抗沖擊性均衡的共聚物，廣泛用于汽車、工業(yè)零件及家用電器。日本住友化學(xué)公司采用兩個(gè)反應(yīng)器生產(chǎn)了乙烯丙烯嵌段共聚物，乙烯含量達(dá)45，產(chǎn)品具有很高的耐刮傷性。它是在個(gè)氣相反應(yīng)器中生產(chǎn)均聚物，然后在第二個(gè)反應(yīng)器通入大量的乙烯、制備大的乙烯嵌段。產(chǎn)品的耐刮傷性可達(dá)ABS的8090，正用于雅馬哈牌摩托車的零部件。
　　22接枝方法
　　接枝是把彼此不相容的分子鏈在側(cè)枝上連在一起，形成一種新型聚合物，該聚合物通常具有兩種鏈的均聚物的綜合性能。聚丙烯接枝方法主要有：熔融接枝法、溶液接枝法、光引發(fā)和輻射接枝法、高溫?zé)峤又Ψ?、固相接枝法等。熔融接枝是聚丙烯在其熔融溫度之上?90230），于擠出機(jī)或密煉機(jī)中完成。該方法不需要回收溶劑；溶液接枝是把聚丙烯放進(jìn)溶劑中進(jìn)行接枝，一般溫度較低（115140）。該方法須回收溶劑；光引發(fā)接枝是將聚丙烯膜或纖維用芳香酮處理，經(jīng)紫外光照射形成氫過氧化物，然后在還原劑作用下與乙烯基接枝單體反應(yīng)，生成接枝聚合物；輻射接枝是聚丙烯在高能射線照射下產(chǎn)生自由基，自由基再與接枝單體反應(yīng)生成接枝聚合物；因相接枝是在110120的較低溫度下，將粉狀聚丙烯加到反應(yīng)器，并加入接枝單體及添加劑，可制得接枝聚合物。
　　通過對PP進(jìn)行接枝改性，提高PP與其它聚合物的相容性，并改變PP由于大分子非極性帶來的種種缺陷，使其染色性、粘接性、抗靜電性、機(jī)械性能得到改善。如齊魯石化公司樹脂研究所使用連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PP預(yù)浸帶作為一種新技術(shù)、新材料，為改善PP非極性聚合物和極性玻璃纖維間的界面親和力，先將馬來酸酐（MAH）接枝到PP上，使PP帶有極性基團(tuán)，形成接枝物PPgMAH，然后將該接枝物作為第三組分加入到聚丙烯/玻璃纖維（PP/GF）復(fù)合體系中，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)接枝物的加入提高了。
　　22接枝方法
　　接枝是把彼此不相容的分子鏈在側(cè)枝上連在一起，形成一種新型聚合物，該聚合物通常具有兩種鏈的均聚物的綜合性能。聚丙烯接枝方法主要有：熔融接枝法、溶液接枝法、光引發(fā)和輻射接枝法、高溫?zé)峤又Ψ?、固相接枝法等。熔融接枝是聚丙烯在其熔融溫度之上?90230），于擠出機(jī)或密煉機(jī)中完成。該方法不需要回收溶劑；溶液接枝是把聚丙烯放進(jìn)溶劑中進(jìn)行接枝，一般溫度較低（115140）。該方法須回收溶劑；光引發(fā)接枝是將聚丙烯膜或纖維用芳香酮處理，經(jīng)紫外光照射形成氫過氧化物，然后在還原劑作用下與乙烯基接枝單體反應(yīng)，生成接枝聚合物；輻射接枝是聚丙烯在高能射線照射下產(chǎn)生自由基，自由基再與接枝單體反應(yīng)生成接枝聚合物；因相接枝是在110120的較低溫度下，將粉狀聚丙烯加到反應(yīng)器，并加入接枝單體及添加劑，可制得接枝聚合物。
　　通過對PP進(jìn)行接枝改性，提高PP與其它聚合物的相容性，并改變PP由于大分子非極性帶來的種種缺陷，使其染色性、粘接性、抗靜電性、機(jī)械性能得到改善。如齊魯石化公司樹脂研究所使用連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PP預(yù)浸帶作為一種新技術(shù)、新材料，為改善PP非極性聚合物和極性玻璃纖維間的界面親和力，先將馬來酸酐（MAH）接枝到PP上，使PP帶有極性基團(tuán)，形成接枝物PPgMAH，然后將該接枝物作為第三組分加入到聚丙烯/玻璃纖維（PP/GF）復(fù)合體系中，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)接枝物的加入提高了帶材的彎曲強(qiáng)度。
　　李敬澤等采用復(fù)合引發(fā)體系，雙組分熔融接枝法，制備了新型聚丙烯接枝物。其方法是把聚丙烯及各種添加劑按配比在高速混合器中混合均勻，然后在擠出機(jī)擠出、造粒。接枝物是在雙螺桿擠出機(jī)中熔融接枝獲得。擠出溫度控制在170210之間。將少量接枝物與PP/無機(jī)填充物、HDPE、橡膠共混并添加其它助劑，得到剛性、韌性俱佳，噴涂性能優(yōu)良的材料。
　　23共混改性
　　共混主要是指聚丙烯與其它高分子材料混合，利用其它高分子材料的優(yōu)點(diǎn)，克服聚丙烯本身缺陷。共混改性這種方法投資少、見效快，成為當(dāng)前高分子材料科學(xué)與工程中活躍的領(lǐng)域之一。國內(nèi)許多研究部門特別針對提高聚丙烯的缺口沖擊強(qiáng)度和低溫韌性方面進(jìn)行了多種研究開發(fā)。采用加入彈性體的方法。常用的彈性體有EPDM（三元乙丙橡膠）、BR（順丁橡膠）、EPR（乙丙橡膠）、SBS（苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物）等。特別是EPDM與聚丙烯結(jié)構(gòu)相似，相容性較好，它們經(jīng)過機(jī)械共混，所形成的熱塑性彈性體的沖擊強(qiáng)度和韌性可明顯提高。增韌后的PP以其優(yōu)異的性能和較低的價(jià)格優(yōu)勢，很快進(jìn)入了工程塑料應(yīng)用領(lǐng)域，并已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。
　　中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所和吉林市塑料一廠采用EPDM為增韌劑、二異丙苯過氧化物為交聯(lián)劑、滑石粉和CaCO為無機(jī)填充增強(qiáng)材料等與PP共混，研制開發(fā)出汽車保險(xiǎn)杠用改性PP共混材料。當(dāng)共混料中EPDM的含量控制在1535時(shí)，所得共混料的常溫和低溫沖擊強(qiáng)度能提高2040倍。該共混料與國外同類產(chǎn)品的性能指標(biāo)如表1所示。
　　華東理工大學(xué)研制開發(fā)出具有良好的加工性能、高沖擊強(qiáng)度、其他力學(xué)性能均衡的PP/SBS/HDPE三元共混材料。其中用作中空吹塑桶的配比可選擇PP/SBS/HDPE為50/5/40或70/10/20，其性能指標(biāo)所示。
　　3結(jié)語
　　我國雖然對改性PP進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)出不少聚丙烯工程材料及合金，一些聚丙烯合金品種已交付于生產(chǎn)應(yīng)用，但總的來說，品種還不夠多，未形成系列產(chǎn)品，與國外相比，還有相當(dāng)距離。因此，在把已開發(fā)出的PP塑料合金品種系列化和降低成本的同時(shí)，應(yīng)加快PP合金新品種、新技術(shù)的研究進(jìn)程，并盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，以滿足我國各行業(yè)不斷發(fā)展的需要。

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