聚烯烃塑料改性的研究

张娟

摘 要：聚烯烃塑料具有优良的物理性质、稳定的化学性质，通常用作塑料薄膜、塑料管道材料。对它的性质进行优化改变，可以使它具有刚性高、耐高温能力强、延展性好、强度高以及制作成本低等优点。本文将通过概述、聚烯烃塑料接枝改性分析、聚烯烃塑料交联改性分析、聚烯烃塑料填充改性分析以及聚烯烃塑料共混改性分析这三几方面来重点阐述，为我国更优化的聚烯烃塑料改性研究做出参考。

关键词：塑料；交联改性；接枝改性；辐射交联；共混改性；聚烯烃

引言

自改革开发以来，我国的材料科学发展非常迅速，聚烯烃塑料广泛应用于人们生产、生活的各个方面。随着人们生活品质的提升，传统性能的聚烯烃塑料材料已经无法满足当今社会人们的需求、所以，对它的性质进行研究，生产出更优质性能的产品显得很有必要，它的改性研究也成为了当今社会一个热点研究项目。

1 概述

常见的聚烯烃材料包含PE（聚乙烯）材料、PP（聚丙烯）材料等等，聚乙烯材料和聚丙烯材料具有很高的性价比。并且，它们具有优良力学性质、耐热性质和易于生产加工等方面优势。在我国，聚乙烯材料塑料和聚丙烯材料塑料这两者产量之和大约占到生产总量的三分之一左右。通过对聚乙烯材料优化改性，生产出来聚乙烯材料密度大大降低，这就是我们常见的LLDPE和LDPE（轻质聚乙烯）材料，它们主要使用于塑料薄膜、塑料板材等等方面；通过对聚乙烯材料优化改性，生产出来高密度聚乙烯材料，它的刚性性能和延展性能比较好，主要适用于塑料膜、吹塑制品等等。聚丙烯材料力学性质很好，在工程建设的某些部位可以用作工程建筑材料，它是目前发展前景最好的塑料原材料其中之一。但是聚乙烯材料和聚丙烯材料的粘黏性不强、亲水性不好以及抗静电性能不佳。除此之外，它们的强度刚度要求、抗高温等性质也并不能完全满足人们的生产、生活需求。通過多年来大量的研究，显著提升了对这两种材料的交联改性研究、接枝改性研究、共混改性研究以及填充改性研究的成果，逐渐研发出刚性更高、强度更大、耐高温能力更强以及生产成本更低廉的聚烯烃产品。因此，聚乙烯材料和聚丙烯材料具有很强的代表性，本文主要以聚乙烯材料和聚丙烯材料来着重分析。

2 接枝改性分析

聚乙烯材料和聚丙烯材料两者都属于非极性聚合物高分子构成，分子的表面能较低、染色性很差，并且它们与极性高聚物分子材料、金属材料、无机材料的相容性也不好，在实际生产中，很难对它们进行粘接。接枝改性就是采用把碳碳不饱和化学分子双键打破然后和聚乙烯材料和聚丙烯材料的高分子进行重新排列组合接枝，从而制造出可加强聚乙烯材料和聚丙烯材料高分子的反应性程度的过程。普遍认为，高分子功能基团是在聚乙烯材料和聚丙烯材料高分子的基质表面进行分布排列组合的，这样就会大大提升这两种材料和其它不同的基质材料分子的相容程度。通过对丙烯酸材料分子、丙烯腈材料分子、苯乙烯材料分子等等高分子烃类酯类材料进行重新排列组合接枝研究，发现它们的接枝物亲水性能、粘连性能及其与极性高分子材料相互融合性能能够得到大大的提升。这里需要重点介绍的是通过对它们的重新排列组合接枝研究，这种技术被广泛用作于聚乙烯材料和聚丙烯材料与尼龙材料、SiO2、工业淀粉以及木质素材料等等混合物的材料界面改性。在熔炉组合接枝的化学反应过程中加入所需要的接枝单体能够显著提升接枝单体的成功率，在此化学反应过程中，所需要接枝的单体分子和聚乙烯材料与聚丙烯材料的大分子之间有着很高的自由基化学反应活泼性质。苯乙烯材料分子是当前使用很多的共单体分子，很多科研团队通过对ST存在条件下的马来酸酐进行重新排列组合接枝聚丙烯材料的研究发现，ST的化学反应活泼性比马来酸酐材料分子高，更加容易和聚丙烯材料形成接枝化学变化，从而提升了马来酸酐材料与聚丙烯材料这两者之间的接枝成功率。

3 交联改性分析

聚乙烯材料和聚丙烯材料的交联改性是把线性和微度支化的聚合物大分子转变成具有三维立体结构分子的过程。聚乙烯材料和聚丙烯材料通过交联改性之后，材料的延展性、抗冲击性、耐高温性能都有着显著的提升，并且材料本身原有的其它性能优势不会受到影响。

聚乙烯材料的交联改性被大量使用于热水管道、泡沫材料以及地埋电缆等等，聚乙烯材料的交联改性还可以提升材料的外观形态的稳定程度，增加熔体材料的强度，减少生产成型所需要的时间。交联改性这种方式相比较为简单容易实现。常见的方法有：辐射交联改性、过氧化物交联改性等等。

3.1 辐射交联分析

辐射交联改性是把大分子聚合物通过光能或者其它高能辐射射线的作用之后，从而形成大分子聚合物自由基再与所需材料分子作用形成的交联过程。聚乙烯是非常常见的可以采用辐射交联方式的大分子聚合物材料，对其深入的研究，发现经过辐射交联方式之后，聚乙烯材料的阻燃性能、电绝缘性能、以及耐高温性能有了显著的提升。通过对低密度聚乙烯当作制作基材，加入适当的EVA材料（量乙烯-乙酸乙烯共聚物）、阻燃剂与EPDM（乙丙三组分橡胶），通过辐射交联制造工艺之后，生产研制出的产品可以在150摄氏度高温环境下长时间使用，它的抗拉伸强度达到10 MPa左右，适用于航天航空工程、汽车工程等等电线保护层。

3.2 过氧化物交联分析

聚乙烯材料和聚丙烯材料的过氧化物交联也可以称作化学交联，这种方法是把过氧化物在高温条件下，导致其分解而导致的复杂自由基反应，然后与聚乙烯材料和聚丙烯材料发生交联的过程。当使用这种反应方式的时候，熔融温度条件一定不能高于过氧化物发生分解的温度条件，否则在反应的早期阶段就会导致交联的熔体粘稠度偏高，造成产品的质量达不到生产要求。因为过氧化物交联在实际的生产过程中，所需要的生产环境比较高，生产成本造价高。因此这种方式并不适合大范围推广，人们对其的研究也并没有前面两种方式多。

4 填充改性分析

4.1 纤维增强改性分析

碳酸钙等无机分子材料填充使用在聚乙烯材料和聚丙烯材料的时候可以大大减少它们的经济成本，通常来说如果填料的粒径较大，那么可以明显提高聚烯烃材料的刚性强度和韧性。但是它会造成材料的抗冲击性能降低。近年来，人们加强了对刚性粒子增韧性能更多的关注和研究。傅强对大小不同的碳酸钙粒径与HDPE实验的时候发现，碳酸钙的加入量必须大于某一范围的时候，生产出来的材料才有显著的韧性增强作用。

聚乙烯材料和聚丙烯材料与氫氧化镁、氢氧化铝等无机刚性粒子的纤维增强韧性研究也很多，氢氧化镁、氢氧化铝材料具有很好的填充功能、阻止燃烧与阻止生烟等性能，可以用于聚烯烃大分子材料的阻燃材料。需要注意的是，当氢氧化镁、氢氧化铝材料独自使用的时候，它们的加入量必须大于一半的时候对聚烯烃材料才有比较明显的阻燃性能提升；但是它们的加入量过大的时候，也会造成聚烯烃材料的力学性能降低。通过对氢氧化镁、氢氧化铝材料分子采用偶联剂进行作用之后或者接枝改性作用之后，可以显著提升材料的力学性质，提升了它们的实用程度。

4.2 晶须改性分析

使用无机晶体对聚乙烯材料和聚丙烯材料进行改性增强之后，生产出来的产品的强度值很高。除此之外，无机晶体的内部结构相比聚乙烯材料和聚丙烯材料内部大分子结构微小很多，使得它更加容易与聚乙烯材料和聚丙烯材料发生复合作用，方便制造加工，并且产品外观美观。

5 共混改性分析

对聚烯烃塑料进行共混改性这种工艺已经广泛应用于工业生产中。它是采用把弹性体和无机体填充的方法。对于无机刚性填充这种方式会使得产品刚性有所提升，但是会降低产品的韧性；对于弹性体这种共混改性的方式来说，它可以提高产品的韧性，但是产品的刚性强度会相应的降低。所以各取优点，把这两种方式结合起来使用，成为了当前的改性研究热点。这些年来，通过对PP-弹性体-刚性粒子的这种模式的新型材料研发发现，PP—POE—GF的复合塑料的各个方面综合性能与建筑工程行业的塑料材料性能相类似，达到比较高的使用要求。

6 结束语

综合以上几点，以聚乙烯塑料材料和聚丙烯塑料材料为主要的聚烯烃塑料的技术发展呈现出来很多创新点。在对材料的交联改变它的性能方面，存在辐射交联改性、过氧化物交联改性等等方式。在填充改性方面，存在无机刚性粒子等方式。在以后的研究阶段，应该注重聚烯烃塑料分子构造与其显示出来的性能这两者之间的关系，从而更加优化聚烯烃塑料的各个方面的功能。

参考文献

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