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1、常州轻工职业技术学院毕业设计 常 州 轻 工 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文课题名称： 浅析聚丙烯增韧改性 系 别： 轻工工程系 专 业：_ 高分子材料应用技术 班 级： 09 塑模332 学生姓名： 费 相 超 指导教师： 孙 燕 清 摘要聚丙烯(PP)脆性高、缺口冲击强度低，特别在低温时尤为严重，其增韧改性是扩大PP 使用范围的重要方法。本文介绍了针对增韧聚丙烯的研究近况以及进展，论述了聚丙烯增韧改性的方法和机理，以及增韧聚丙烯的发展趋势。介绍橡胶或弹性体共混增韧、热塑性塑料增韧、无机刚性粒子增韧、纳米粒子增韧及晶须增韧PP的最新研究情况。关键词：聚丙烯，增韧，改性ABSTRACTP
2、olypropylene (PP) high, brittle notched impact strength low, especially at low temperatures particularly serious, its toughening is to expand the scope of use of PP important method. This paper introduced according to toughening the research status of polypropylene and progress, and discusses the po
3、lypropylene toughening methods and mechanism, and toughening the development trend of polypropylene. Introduce rubber or elastomer blending toughening, thermoplastic toughening, inorganic rigid particle toughening, nano particle toughening and whisker toughening latest research results of PP. Keywor
4、ds：polypropylene,toughening, modification II目 录1 前言 12 PP的结构与性能13 PP的增韧改性23.1 橡胶或热塑性弹体增韧聚丙烯23.1.1PP/EPR共混体系23.1.2 PP/SBR共混体系33.1.3 PP/SBS共混体系33.1.4PP/mPOE 共混体系42刚性粒子增韧聚丙烯43.3 热塑性塑料增韧聚丙烯 53.3.1 PP/PA6增韧体系53.3.2 PP/mPE增韧体系63.3.3热塑性塑料/弹性体协同增韧PP63.4 纳米增韧聚丙烯73.5 晶须增韧聚丙烯74 聚丙烯改性技术最近进展85 结语 9致谢 12参考文献 12 浅
5、析聚丙烯增韧改性1 前言聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，是通用树脂中耐热性最好的产品。在汽车工业、家用电器、电子、包装及建材、家具等方面具有广泛的应用。聚丙烯是一种性能优异的聚烯烃材料，自1957 年由意大利的Montecatini公司实现工业化以来，它是在5大通用热塑性树脂中发展历史最短、增长最快的品种。聚丙烯之所以能获得如此迅速的发展，有以下几个方面的原因：(1)综合性能优良，性能范围宽；(2)无毒害、易回收，具有环保优势；(3)丙烯原料来源丰富、广泛；(4)生产能耗低，低于任何一种通用树脂品种，污染少；(5)生产工艺简单、经济，且具有多方面的适应性(可依市场要求生产不同性能
6、、牌号的产品)。此外，通过共混、共聚及合金化等手段也可使聚丙烯改性，赋于其一些高、新性能，使其向工程塑料和高性能化方向发展。因此，聚丙烯的市场需求量持续增长，潜力巨大。据统计，聚丙烯是在过去十年中增长最快的塑料品种，而且预计至少在下一个十年中仍将保持这种势头。聚丙烯也被认为是在汽车工业用塑料中最具潜力的品种。它在所有热塑性塑料产品应用中表现出最大的活力。聚丙烯也有一些不足，如具有较大的成型收缩率、低温易脆裂、耐磨性不足、热变形温度不高、耐候性差等。这大大限制了PP的推广和应用。目前国内工业化的品种不多，在质量和数量方面与国外存在很大差距，在国际市场上没有竞争力。为此，从上世纪70年代中期，国内
7、外就对PP 改性进行了大量的研究，在实际生产中常采用改性的方法来赋予聚丙烯新的性能。随着工艺的改进和新型催化剂的开发，市场上出现了全新的PP新品种。与传统PP相比，它们在抗冲击、刚性、透明性、光泽、阻隔性等方面的优势，不仅在传统PP 应用领域发挥作用，而且也向其它应用领域渗透。2 PP的结构与性能PP为结晶型高聚物，常用塑料中PP最轻，密度仅为0.91g/cm3（比水小）。通用塑料中，PP的耐热性最好，其热变形温度为80-100，能在沸水中煮。PP有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”。PP的综合性能优于PE料。PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点：尺寸精度低、刚性
8、不足、耐候性差，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。聚丙烯是一种热塑性聚合物（热塑性：指一种材料加热后可以熔化冷却后有可以硬化，并可以反复进行；聚合物：指天然或合成化合物，其分子是由一系列简单的单体小子重复连接起来的大分子），应用非常广泛。PP有异乎寻常的抗化学溶剂、抗酸抗碱能力。PP 的增韧改性技术现在一般有以下几种方法：化学改性物理改性和改变晶型。化学改性主要是共聚、接枝、交联等，是通过改变PP分子结构以达到改性的目的。物理改性主要是共混、增强、填充等，加入添加剂以赋予PP新的性能。改变晶型是通过改变PP分子的结晶形态对PP的性能达到改变。目前，聚丙烯新产品的开发主要包括高透明
9、、高熔体强度、高结晶度、高冲击强度、纳米复合聚丙烯等。这些产品广泛应用于包装、汽车、家电和建筑等产业。PP最大缺点就是，尺寸精度低、刚性不足、耐候性差、易产生“铜害”，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。所以，对PP经行增韧改进增韧是PP发展的大方向3 PP的增韧改性3.1 橡胶或热塑性弹体增韧聚丙烯橡胶或热塑性弹性体与聚合物共混增韧是目前研究较多、增韧效果也最为明显的一类方法。常见的橡胶或热塑性弹性体增韧PP的体系有: PP/EPR、PP/SBR、PP/SBS、等。采用EPR、SBR、SBS等橡胶或热塑性弹性体对PP进行增韧改性,可以使PP的冲击性能得到明显改善,但在耐候性、热稳
10、定性、加工性能等方面仍存在缺陷。3.1.1 PP/EPR共混体系利用橡胶类聚合物二元乙丙(EPR)与聚丙烯(PP)熔融共混是PP常用的增韧改性手段。共混体系中PP连续相与EPR橡胶相分散成具有良好相界面作用的“海-岛”结构,EPR对PP的增韧机理主要是“银纹-剪切带屈服”理论。虽然EPR与PP都含有丙基,根据相似相容性原理,它们之间应具有较好的相容性。但是在实际的共混中,EPR在基体PP中的分散状态还要取决于共混的工艺条件。在相同的共混组成条件下,当PP与EPR具有相近的熔融粘度时,所制得共混物的形态结构较均匀。在PP/EPR共混体系中,加入增塑剂邻苯二甲酸二辛脂(DOP)后,部分DOP分散在
11、PP/EPR两相界面上,可以降低两相界面的结合强度,而使共混物的强度降低。关于EPR对PP的增韧机理，人们接受的主要是“银纹-剪切带屈服”理论，共混体系中EPR可与PP组成一种良好界面相互作用的两相或多项形态的结构，即在此体系中，EPR呈细微化颗粒分散相（俗称岛），随机分布在PP连续相（俗称海）的球晶体中或球晶体之间，使PP原来大而脆的球晶成为细而密的球晶，形成具有良好相界面作用的“海-岛”结构。当具有这种结构体系的增韧PP受到外力的作用时，银纹、裂纹和裂缝上的橡胶类聚合物粒子充当应力集中的中心，诱发大量银纹和剪切带的产生吸收大量能量，从而阻止阻止裂纹和裂缝的形成。另外，橡胶颗粒还可以阻滞、转
12、向并终止小裂纹的发展，使之不致发展成破坏性裂纹。在弹性体颗粒的影响下，当材料收到外力时，高聚物中生长的银纹遇到橡胶类聚合物大粒子时能分裂成许多方向各异的小银纹，即银纹可在橡胶类聚合物粒子表面支化。银纹的分裂和支化能控制银纹的发展，阻止大银纹变成有破坏性的大裂纹和大裂缝：同时，银纹的增长伴随着空化空间的发展，阻止了基体内部裂纹的产生，延缓了材料的破坏，从而达到提高PP增韧的目的。3.1.2 PP/SBR共混体系使用丁苯橡胶(SBR)增韧PP，在增韧的同时保持其刚性，使改性PP 的韧性和刚性保持平衡。王延伟等人1采用一种新型超细SBR 增韧PP，结果表明超细SBR 粉末橡胶的加入能够显著提高PP
13、的韧性；加入相容剂嵌段共混物后的增韧效果更好。郭红革等人2采用动态硫化法在高温辊上制备橡胶/聚丙烯的共混物，通过分析发现SBR/PP能显著提高PP的机械性能，SBR/PP在30/70，采用半有效硫化体系时，所制得共混物理性能较好。3.1.3 PP/SBS共混体系SBS是由丁二烯、苯乙烯组成的具有三维层状结构的嵌段共聚物，该弹性体兼具硫化橡胶和热塑性塑料的性能。SBS与PP共混能显著提高PP高低温冲击强度。邬润德3用乳液聚合法制备了交联聚苯乙烯刚性粒子XPS(直径150180 nm)，然后用SBS 嵌段共聚物将XPS刚性粒子进行包覆，再与PP复合。随SBS 用量增加，该复合物的冲击强度增加，当SBS质量分数为6%8% 时，PP发生脆韧转变，拉伸强度稍有下降。上述结果说明，优良分散的XPS刚性粒子在被拔出时形成许多空穴，吸收大量能量，使该复合材料韧性大幅度提高。加氢苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SEBS)具有优异的耐老化性能，既具有可塑性，又具有高弹性，并且具有良好的溶解性能和共混性能。傅命杰4选择了高速混合-单螺杆挤出造粒共混工艺路线,用苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改进聚丙烯(PP)的物理-机械性能,提高其冲击强度。实验结果表明,SBS改进PP的冲击强度随SBS用量的增加而增大,其他机械性能则随SBS的用
