聚丙烯材料改性及应用进展

陆雨希，沈欣懿，陈棋，刘金，匡新谋，董晓燕

(1.宁波职业技术学院化学工程学院，浙江 宁波 315800；2.巨化集团有限公司氟聚合物事业部，浙江 衢州 324004)

0 引言

聚丙烯(PP)具有优良的物理化学性能，是用途非常广泛的一种高分子材料。然而PP 材料在低温下存在的性能缺陷，阻碍了PP 材料更广泛的应用，因此需要对PP 材料进行化学或者物理改性进而提高其强度及韧性。在工业化生产过程中产生大量废旧塑料，PP材料是其中主要品种。回收PP 处理方式一般有两种：一种是直接使用；另一种是改性处理后再使用。研究PP 材料的改性工艺，提升材料性能并拓展其使用用途，具有重大的理论意义及实用价值。

1 有机材料改性聚丙烯

1.1 聚酯材料改性PP

应用聚酯纤维(PET)改性PP 材料，由于PET 具有成本低并且与PP 材料在性能方面具有互补性，因此应用PET 材料改性PP 已成为研究热点[1-2]。

李树材等[3]选用乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐材料(POE-g-MAH)作为增容剂，并应用于PP/PET 材料的改性研究中，发现POE-g-MAH 可以提高PP/PET 共混材料的相关性能。林新土等[4]也以POE-g-MAH 作为相容剂，发现加入相容剂后，PP/PET 共混体系的储能模量、损耗模量等均有显著提高。

董银春等[5]分别利用马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯与聚丙烯接枝，制备了两种接枝剂，分别考察这两种接枝物对PP/ PET 体系的增容性能的影响。发现在马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝PP 过程中加入邻苯二甲酸二烯丙酯共单体，可以提高接枝剂的接枝率，同时也能提高PP/ PET 增容体系的力学性能。

周麒麟等[6]利用聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维改性聚丙烯材料，研究发现POE-g-GMA 增容剂，对复合材料微观结构及力学性能等均存在较大影响。

1.2 聚乙烯材料改性PP

吴志昂[7]通过LLDPE/OBC/共混交联三种方法，对改性聚丙烯发泡材料的制备及其力学性能进行了研究，研究发现：(1)通过LLDPE 共混改性PP 发泡材料，发现发泡材料拉伸强度降低，断裂伸长率、耐用性提高，但是却严重限制了其作为减震吸能材料的应用范围；(2)通过LLDPE、OB 的混合加入，材料断裂伸长率逐渐提高，对比研究发现LLDPE 对材料韧性无明显影响。

王勋林[8]对废旧聚丙烯编织袋回收材料改性应用进行了研究，发现：(1)废旧PP 与PE 共混改性，随着PE 含量的增加，能提高PP 复合材料的力学性能，并且有增韧的效果；(2)通过PP/PE 共混物的DSC 升温曲线，发现PP 和PE 之间没有形成各自结晶，PE的存在对PP 结晶有制约作用。

付丽丽等[9]利用酱油壶料(PE)对洗衣机壳料(PP)进行改性，研究发现：(1)两组分结构相似，相容性好，有利于加工；(2)在力学性能上，拉升强度、断裂伸长率、韧性、冲击强度等均有所提高。改性过程中也发现当酱油壶料含量过高时，会导致MFR 数据急剧下降，造成加工难、能耗大，还有可能引起制品收缩、变形。

王军[10]为提高等规聚丙烯(IPP)与高密度聚乙烯(HDPE)的相容性，进而更好地开发iPP/HDPE 共混材料。其首先通过自由基共支化反应，制备iPP 与HDPE 的长链支化(LCB)共聚物，发现：(1)原位增容提高了iPP/HDPE 共混物的力学性能，尤其是断裂伸长率和抗冲击性能。(2)原位化学改性的LCB 共聚物对iPP 和HDPE 产生了非常大的增容效果。

1.3 其他有机材料改性PP

袁子鑫[11]研究了偏心转子挤出机对桉木粉/PP/HMWPE 复合材料结构和性能的影响，研究发现：(1)复合材料结晶度随着HMWPE 的增大，结晶度先上升后下降趋势；(2)复合材料动态热机械性能随着HMWPE 的增大，储能模量下降，损耗因子变大；(3)复合材料力学性能随着HMWPE 的增大，拉升强度降低，断裂生长率先上升后下降；(4)复合材料耐热性能随着HMWPE 增大，共混物的热变形温度呈下降趋势，耐热性下降。

许欢等[12]在RPP/VPP/POE 三元复合体系性能研究中发现：(1) POE 材料其含量越高，复合体系流动性更好；(2)随着POE 的加入，复合材料的拉伸强度持续下降、断裂伸张率增加。同时随着PP 基体用量相对减少，复合体系抵抗外界应力的能力降低，材料的弯曲强度和弯曲弹性模量都有所下降。

高华等[13]以马来酸酐对PP/PE 进行接枝改性，研究发现：(1)接枝改性改善了PP/PE 共混体系的相容性；(2)MAH 用量对材料弯曲性能存在影响，MAH增大，弯曲模量增高；(3)MAH 用量对冲击强度存在影响，MAH 用量过多影响材料冲击强度。

2 无机材料改性聚丙烯

周健[14]通过纳米粒子改性废旧PP，并应用于建筑模板开发方面，研究发现：(1)利用纳米母粒改性PP，有增韧和增强的效果；(2)纳米二氧化硅制备的母粒改性PP 能提高其韧性和强度；(3)利用特殊的中空结构设计，将纳米母粒改性后的PP 再生料应用于一种绿色中空塑料模板的开发中，发现保证模板的使用质量前提下能有效地降低成本。

於少奇[15]利用非金属粉末改性聚烯烃材料，研究发现：(1)随着非金属粉末添加量的增加，复合材料的机械性能显著提升，湿法非金属粉末填充效果更明显；(2)贝壳和蟹壳粉的加入对复合材料的弹性模量、弯曲强度和弯曲模量等能起到增强效果，并使材料热稳定性和机械性能都有所提高。

宋建强等[16]在苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)/ PP 体系中加入滑石粉，讨论了滑石粉在体系中的分散情况、以及对材料力学性能、密度、硬度等性能的影响。其研究发现：(1)滑石粉加入量对材料拉伸性能及熔体流动速率存在影响，随着加入量增大，拉伸性能及熔体流动速率呈现先增大再减小的规律，并且发现当滑石粉加入量为30%时，料拉伸性能及熔体流动速率综合评价最优；(2)滑石粉加入量对材料密度及硬度也存在影响，随着加入量增大，材料密度及硬度也逐渐增加；(3)滑石粉物料颗粒的大小对材料的性能也存在影响，粒径越小，材料拉伸性能越好，材料的熔体流动速率则越小。

赵丽萍等[17]研究了无机银离子抗菌剂对滑石粉填充PP 材料性能的影响，研究发现：(1)当添加质量分数为1%的无机银离子抗菌剂时，材料弯曲模量及缺口冲击强度力学性能有所增加，增加量约为5%；(2)从抗菌效率角度看，当无机银离子抗菌剂添加量大于0.7%，抗菌效率表现很好，抗菌效果大于99.9%，并且表现出了良好的长久抗菌性能；(3)无机银离子抗菌剂对材料的耐热性能也存在影响，表现出了很好的耐热性能，对材料的热氧氧化性能影响很小；(4)无机银离子抗菌剂的加入对材料的耐滑擦性能、散发性能无明显影响。

3 改性聚丙烯复合材料应用

陈鸿等[18]通过共混改性和共聚改性两种方法，对不同聚丙烯电缆绝缘料改性后的结构与性能进行对比分析，发现：(1)共混和共聚改性都降低了PP 的结晶度与熔融峰值温度；(2)经过共混和共聚改性后，材料屈服力下降、拉升强度和断裂伸长率得到了提高，共混比共聚拥有更好的机械性能；(3)在交流击穿场强方面，共聚改性后交流击穿场强增大，在共混改性交流击穿场强减小；(4)共聚更加适合PP 电缆绝缘材料改性。

谢为[19]为提高医用PP 复合材料显影性能，运用熔融共混的方法制备了可X 光显影的PP/ 钨粉(W)和PP/ 氧化铋(Bi2O3)两种复合显影材料。研究发现：(1)随着钨粉含量的增加，PP/W 复合材料的熔融峰先向低温区移动，15%含量的钨粉起到的异相成核作用效果最佳；(2)钨粉的加入有助于促进PP/W 复合材料热稳定性的提高。

马金成[20]研究了车用改性PP 材料收缩率主要影响因素，发现注塑温度、注塑压力、注射速度、模具厚度、零件放置时间、挤出工艺、配方等均对车用改性PP 材料收缩率存在影响。

唐昊洋[21]在轻量化汽车部件专业聚丙烯的研制过程中发现：(1)PP/PE 的熔体强度随PE 的增加而有所提高，发泡聚丙烯减重率也随熔体强度增大而提高；(2)提高熔体强度以及加入成核剂，都会使聚丙烯泡孔合并以及溢出气体，能增加聚丙烯的力学性能。

4 结语

聚丙烯作为通过工程塑料，随着经济的发展，其使用与回收量也必然逐年提高，需要开发新方法、研究新工艺、制备新型材料以尽量减少其对环境的影响。随着PE、PVC、聚酯纤维等材料回收量逐年增长，开发系列新型相容剂，解决PP 与PE、PVC、聚酯纤维等材料之间的相容性能，开发系列新型工艺，制备新型复合材料，拓宽其使用价值，具有重大现实意义及应用价值。