优化聚丙烯的改性方法

针对聚丙烯在低温下的抗冲击性能差、耐候性不佳、表面装饰性差，以及在电、磁、光、热、燃烧等方面的功能性与实际需要的差距，可通过填充、增强、共混、共聚、交联等来对聚丙烯加以改性。如添加碳酸钙、滑石粉、无机矿物质等填料，可提高刚性、硬度、耐热性和尺寸稳定性；添加玻璃纤维、石棉纤维、云母、玻璃微珠等可提高拉伸强度，并可改善抗蠕变性、低温抗冲击性；添加弹性体和橡胶等可提高冲击性能、透明性等。

1.填充

在塑料中添加相对廉价的非金属矿粉体材料或其他材料，可以降低塑料制品的原材料成本，同时还能使塑料材料某些性能得到改善，通常使用的填充材料有碳酸钙（轻钙、重钙）、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石粉、氢氧化铝、氢氧化镁或水镁石粉、沉淀硫酸钡或重晶石粉等。其他填充材料有木粉、炭黑、金属粉末等。表1-11列出了几种主要填充材料及在聚丙烯塑料中的改性效果。

表1-11 几种主要填料及对PP改性效果

（续）

填充改性中也存在填料在聚丙烯基体中的分布、分散是否均匀的问题，同时填料颗粒表面需经适当处理才能与非极性聚丙烯的分子有较好的亲合性。填料的表面处理方法及处理剂的选择是决定填充改性成败的关键。

2.增强

纤维状材料加入到塑料中，可以显著提高塑料材料的强度；大径厚比的材料可以显著提高塑料材料的弯曲模量（刚性）。玻璃纤维是主要的增强材料，可以显著提高PP塑料的拉伸强度。玻璃纤维含量一般不超过40%，一般认为在纤维长度大于0.2mm时有改性效果，玻璃纤维的直径在十几微米时效果较好。玻璃纤维含量增大时，增强PP的加工流动性相应下降，但仍属流动性较好的塑料。

由于玻璃纤维增强PP可以提高力学强度和耐热性，且玻璃纤维增强PP的耐水蒸气性、耐化学腐蚀性和耐蠕变性都很好，在许多场合可以作为工程塑料使用，如风扇叶片、暖风机格栅、叶轮泵、灯罩、电炉和加热器外壳等。

3.共混

以聚丙烯为主体的共混改性可以达到的效果见表1-12。

表1-12 PP共混改性使用的添加物及改性效果

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①三元乙丙橡胶。

②苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

在共混改性中必须注意不同聚合物之间的相容性，通过各种聚合物的溶解度参数可判断其相容性，见表1-13。

表1-13 一些聚合物的溶解度参数

在相容性较差的两种聚合物共混时，往往需要加入分别和两种聚合物相容性都好的第三组分，称之为相容剂。例如聚丙烯和尼龙6的相容性极差，单靠机械的力量不能把二者混匀，此时如加入少许已经接枝有马来酸酐的聚丙烯，由于马来酸酐与尼龙6的酰胺基团可发生化学反应，就可以大大改善聚丙烯和尼龙6的相容性。

共混改性中需要注意的是，只有形成不完全相容的多相体系，同时又能使两种聚合物达到相互均匀分散时，才能达到预期的改性效果。

4.共聚

共聚是化学改性的重要手段。除前面丙烯与乙烯单体共聚外，丙烯还可以与氯乙烯、丙烯酸等单体共聚，还可以在PP主链上接枝上化学结构与主链完全不同的聚合物链段，称之为接枝共聚。如果接枝的聚合物带有极性基团，可以改善PP的粘接特性，以至于在熔融后能牢固地与聚酰胺（尼龙）、金属、玻璃、木材、纸等材料粘合在一起。日本石油化学公司的QF305就是可用于PA（聚酰胺）/PP复合膜（管）的粘合性树脂，QF500和QF551则可用于EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物，阻隔性极好）/PP复合膜（板）的粘合。

5.氯化或酯化

如果在PP主链上通过化学反应接枝上氯（Cl）或其他极性基团，同样可以改变PP的极性。氯化聚丙烯（CPP）就是将PP溶于有机溶剂中，加入少量引发剂（如偶联二异丁腈），在常压和60℃条件下通氯气使之氯化，也可采用悬浮法或悬浮溶剂法氯化。CPP的氯含量可达20%～40%，有较高的硬度、较好的耐磨性、耐化学腐蚀性，耐热、耐光、耐老化，还使PP具有一定的难燃性。CPP开发的主要目的是作为油墨的载体使用，这种油墨可直接用于PP薄膜或其他制品的印刷。

用马来酸酐或丙烯酸接枝PP大大改变了PP的极性，所得产物可用作增韧改性剂、相容剂使用。上海日之升新技术发展有限公司的马来酸酐接枝PP产品牌号及应用情况见表1-14。

表1-14 马来酸酐（MA）接枝PP的牌号和用途