聚丙烯的改性課件.ppt

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1、聚丙烯及聚丙烯的改性郭萍一、聚丙烯簡介聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。聚丙烯由于其力學(xué)性能優(yōu)異，耐熱性好，耐應(yīng)力開裂性和剛性優(yōu)異，且易于加工成型，具有廣泛的應(yīng)用價值，但是其韌性較差，尤其是在低溫下易脆斷，對缺口敏感，因此應(yīng)對聚丙烯進(jìn)行改性。聚丙烯作為通用熱塑性塑料中增長最快的品種，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中的地位日益重要，在汽車工業(yè)、家用電器、電子、包裝及建材、家具等方面具有廣泛的應(yīng)用。聚丙烯塑鋼纖維產(chǎn)品主要以聚丙烯和聚乙烯為原材料，經(jīng)過特殊工藝加工而合成，結(jié)合了鋼纖維和塑料合成纖維兩者的優(yōu)點，主要用來代替在混凝土面板結(jié)構(gòu)中的焊接金屬網(wǎng)格和鋼纖維。聚丙烯薄膜在塑料制品中

2、包裝材料占有極其重要的位置，據(jù)統(tǒng)計，世界用于包裝領(lǐng)域的塑料約占塑料總消費量的35%。聚丙烯薄膜具有高線速、延伸性、透明性好等優(yōu)點。聚丙烯管材早期，聚丙烯管材主要用作農(nóng)用輸水管，但是由于早期產(chǎn)品性能還存在一些問題（抗沖擊強(qiáng)度、耐老化性能較差），市場未能打開。據(jù)報道，目前韓國開發(fā)出一種耐高壓給水管用無規(guī)共聚聚丙烯PP-R112新牌號，使用該牌號生產(chǎn)的管材可在20℃和11.2MPa的超高壓狀態(tài)下使用50年。二、聚丙烯物理改性物理改性是在聚丙烯基體中加入其他的無機(jī)材料、有機(jī)材料、其他塑料品種、橡膠品種、熱塑性彈性體,或一些有特殊功能的添加助劑,經(jīng)過混合、混煉而制得具有優(yōu)異性能的聚丙烯

3、復(fù)合材料。２.１填充改性在聚丙烯中加入一定量的無機(jī)填料、有機(jī)填料來提高制品的某些性能,并能降低材料成本。填充聚丙烯的無機(jī)填料常用:云母粉、硅酸鈣、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸鋇等,常用的有機(jī)填料有:木粉、稻殼粉、花生殼粉等。硅酸鈣填充聚丙烯可以降低制品成本,提高剛性、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性,但無機(jī)極性化合物CaCO3與非極性高聚物PP之間缺乏柔合性,界面粘合性很差。云母填充聚丙烯具有高模量、不翹曲、尺寸穩(wěn)定、熱變形溫度高和電性能優(yōu)良等特點。云母填充聚丙烯的性能與其配比、混合工藝、偶聯(lián)劑種類、云母粒度等因素有關(guān)。一般云母的添加量在40%以下為好；云母的粒徑在300

4、目以上為好；鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為云母的3%左右為好；硅烷偶聯(lián)劑可適當(dāng)少些；用丙烯酸表面處理劑時，用量可加大到5%-10%；云母的種類對復(fù)合材料的熱性能、力學(xué)性能關(guān)系不大；云母的長徑比越大,增強(qiáng)效果越好。硅灰石的主要成分是硅酸鈣,組成均勻,成本低,硅灰石填充聚丙烯后對復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度有所降低,但對于常溫和低溫下的缺口沖擊強(qiáng)度有所提高。硅灰石的填充有助于克服聚丙烯對缺口敏感性的弱點,用硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑處理硅灰石,能有效地提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。用有機(jī)填料木粉、玉米棒芯時，應(yīng)選擇長徑比大于15的為好,這樣可改善韌性和負(fù)荷畸變度。使用填料填充聚丙烯時,雖然在一定程度上可以改善

5、聚丙烯的剛性、熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性等,但往往使沖擊強(qiáng)度降低。填充改性的發(fā)展趨勢是：用極細(xì)的粒狀填料均勻地分散在聚丙烯中；開發(fā)表面處理劑,不僅起到偶聯(lián)劑作用,還具有分散劑、增濕劑、降粘劑、成型加工助劑、增加韌性等作用。２.２增強(qiáng)改性增強(qiáng)改性聚丙烯可以取代工程塑料,所選用的增強(qiáng)材料有玻璃纖維、石棉纖維、單晶纖維和鈹、硼、碳化硅等。用碳纖維增強(qiáng)聚丙烯與用玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯比較具有力學(xué)性能好、在濕態(tài)下的力學(xué)性能保留率好、導(dǎo)熱系數(shù)大、導(dǎo)電性大、蠕變小、耐磨耗性好等優(yōu)點，其用量正在不斷增長。為此,人們正在不斷地研究和開發(fā)碳纖維增強(qiáng)樹脂。２.３共混改性共混改性是指用其他塑料、橡膠、或熱塑

6、性彈性體與聚丙烯共混,填入聚丙烯中較大的晶球內(nèi)，以此改善聚丙烯的韌性和低溫脆性。三、化學(xué)改性化學(xué)改性是指通過接枝、嵌段共聚,在聚丙烯大分子鏈中引入其他組分；或是通過交聯(lián)劑等進(jìn)行交聯(lián)；或是通過成核劑、發(fā)泡劑進(jìn)行改性，由此賦予聚丙烯較高的抗沖擊性能，優(yōu)良的耐熱性和抗老化性。３.１共聚改性采用乙烯、苯乙烯單體和丙烯單體進(jìn)行交替共聚，或在聚丙烯主鏈上進(jìn)行嵌段共聚，或進(jìn)行無規(guī)共聚，這樣可提高聚丙烯的性能。如在聚丙烯主鏈上，嵌段共聚2%～3%的乙烯單體，可制得乙丙橡膠共聚物，屬于一種熱塑性彈性體，同時具有聚乙烯和聚丙烯兩者的優(yōu)點，可耐-30℃的低溫沖擊。３.２交聯(lián)改性聚丙烯的交聯(lián)早已在工

7、業(yè)上應(yīng)用，但由于聚丙烯結(jié)構(gòu)的原因，交聯(lián)困難。交聯(lián)是為了改善形態(tài)穩(wěn)定性、耐蠕變性，提高強(qiáng)度和耐熱性以及熔體強(qiáng)度，縮短成型周期。聚丙烯交聯(lián)的方法可采用有機(jī)過氧化物交聯(lián)、氮化物交聯(lián)、輻射交聯(lián)、熱交聯(lián)。聚丙烯經(jīng)交聯(lián)后，既同時具有熱可塑性、硬度高、良好的耐溶劑性、高彈性和優(yōu)良的耐低溫性能。３.３接枝改性聚丙烯樹脂中加入接枝單體，在引發(fā)劑作用下，加熱熔融混煉而進(jìn)行接枝反應(yīng)。接枝反應(yīng)機(jī)理大致為：首先是引發(fā)劑在加熱時，分解生成活性游離基與接枝單體接觸時，使之不穩(wěn)定鏈打開，生成聚丙烯游離基再進(jìn)行鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而終止。在聚烯烴