PP物理改性
在混合、混煉過(guò)程中向PP(聚丙烯)基體中添加有機(jī)或無(wú)機(jī)助劑等得到性能優(yōu)異的PP復(fù)合材料,主要包括:填充改性、共混改性等。
(1)填充改性
在PP成型過(guò)程中,將硅酸鹽、碳酸鈣、二氧化硅、纖維素、玻璃纖維等填料填充于聚合物中,達(dá)到PP耐熱性提高、成本降低、剛性提高、成型收縮率降低等,但PP沖擊強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率也會(huì)隨之降低。玻璃纖維作為一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬晶須,價(jià)格低、絕緣好、耐熱強(qiáng)、抗腐好,機(jī)械強(qiáng)度高,應(yīng)用比較普遍,經(jīng)玻璃纖維填充改性的PP性能得到明顯的改善,但是玻纖添加量達(dá)到30%左右時(shí),材料的機(jī)械性能才能有明顯的提高;添加量過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致部分玻璃纖維得不到充分浸漬,使聚合物基體與玻璃纖維界面的結(jié)合性能變差,導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度下降,并且隨著玻璃纖維添加量的增加復(fù)合材料的流動(dòng)性能降低,導(dǎo)致PP成型加工工藝性能困難。
(2)共混改性
將PP(聚丙烯)與聚乙烯、工程塑料、熱塑性彈性體或橡膠等共混,達(dá)到提升PP性能的改性方法。共混改性是在密煉機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、擠出機(jī)等加工設(shè)備中完成,工藝過(guò)程易調(diào)控,生產(chǎn)周期短、耗資少,可改進(jìn)PP的著色性、加工性、抗靜電性、耐沖擊性等多種性能。聚合物共混可以綜合各組分的突出性能,彌補(bǔ)各組分性能上的不足,共混物綜合性能明顯提升,但共混改性PP的耐低溫性、耐老化性仍然不甚理想。共混改性時(shí),剪切力可能導(dǎo)致一部分大分子鏈被切斷形成自由基并形成接枝或嵌段共聚物,這些新的共聚物也可以有效的對(duì)PP起到增容作用。
PP改性技術(shù)使得復(fù)合材料機(jī)械性能得到成倍的提升,極大的拓展了PP應(yīng)用領(lǐng)域,提高了制品的性價(jià)比,推動(dòng)了PP的工程化進(jìn)程,也使得PP從通用塑料拓展應(yīng)用于工程塑料領(lǐng)域,大大拓寬了它的應(yīng)用范圍。近年,PP改性技術(shù)的研究發(fā)展迅速,越來(lái)越多新型技術(shù)應(yīng)用于PP改性,PP綜合性能提升明顯、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,發(fā)展前景十分廣闊。
(3)增強(qiáng)改性
纖維狀材料加入到塑料中,可以顯著提高塑料材料的強(qiáng)度,故稱之為增強(qiáng)改性。大徑厚比的材料可以顯著提高塑料材料的彎曲模量(剛性),也可以將其稱之為增強(qiáng)改性。
PP(聚丙烯)的增強(qiáng)改性中應(yīng)用的增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維及其制品,此外還有碳纖維、有機(jī)纖維、硼纖維、晶須等。玻璃纖維增強(qiáng)PP中,用得較多的玻璃纖維為無(wú)堿玻璃纖維和中堿玻璃纖維,其中無(wú)堿玻璃纖維的用量。玻纖的直徑控制在6~15μm范圍內(nèi),玻纖的長(zhǎng)度必須保證在0.25~0.76mm,這樣既能夠保證制品性能,又能使玻纖分散良好。一般認(rèn)為制品中的玻纖長(zhǎng)度大于0.2 mm時(shí)才有改性效果。玻纖含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在10%~30%為佳,超過(guò)40%時(shí)性能下降。另外,添加有機(jī)硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑能使玻璃纖維和PP兩者形成良好界面,提高復(fù)合體系的彎曲模量、硬度、負(fù)荷變形溫度,特別是尺寸穩(wěn)定性。
由于玻纖增強(qiáng)PP可以提高機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性,且玻纖增強(qiáng)PP的耐水蒸汽性、耐化學(xué)腐蝕性和耐蠕變性都很好,在許多場(chǎng)合可以作為工程塑料使用,如風(fēng)扇葉片、暖風(fēng)機(jī)格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等。
聚丙烯在生產(chǎn)數(shù)量迅速發(fā)展的同時(shí),也在性能上不斷出新,使其應(yīng)用的廣度和深度不斷變化,近年來(lái)或者通過(guò)在聚合反應(yīng)時(shí)加以改進(jìn),或者在聚合后造粒時(shí)采取措施,有一些更具獨(dú)特性能的聚丙烯新的品種問(wèn)世,如透明聚丙烯、高熔體強(qiáng)度聚丙烯等。
透明改性
PP(聚丙烯)的結(jié)晶是造成不透明的主要原因,利用急冷凍結(jié)PP的結(jié)晶趨向,可以得到透明的薄膜,但有一定壁厚的制品,因熱傳導(dǎo)需要時(shí)間,芯層不可能迅速被冷卻凍結(jié),因此對(duì)于有一定厚度的制品不能指望用急冷的辦法提高透明度,必須從PP的結(jié)晶規(guī)律和影響因素入手。
經(jīng)一定技術(shù)手段得到的改性PP,可具有優(yōu)良的透明性和表面光澤度,甚至可以和典型的透明塑料(如PET、PVC、PS等)相媲美。透明PP更為優(yōu)越的是熱變形溫度高,一般可高于110℃,有的甚至可達(dá)135℃,而上述三種透明塑料的熱變形溫度都低于90℃。由于透明PP的性能優(yōu)勢(shì)明顯,近年來(lái)在全球都得以迅速發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域從家庭日用品到醫(yī)療器械,從包裝用品到耐熱器皿(微波爐加熱用),都在大量使用。
PP的透明性提高可通過(guò)以下三種途徑:
(1)采用茂金屬催化劑聚合出具有透明性的PP;
(2)通過(guò)無(wú)規(guī)共聚得到透明性PP;
(3)在普通聚丙烯中加入透明改性劑(主要是成核劑)提高其透明性。