PP增韧方法
聚丙烯(PP)的共混增韧技术因具备改性效果显著、工业化投入低及实施便捷等特性,被广泛应用于多个领域。该技术通过将其他塑料、弹性体或无机粉体等作为改性剂与 PP 共混,实现对 PP 韧性的改善。目前,常见的共混增韧体系主要包括以下类型:
以其他塑料作为 PP 增韧改性剂时,不仅能提升材料韧性,还可改善耐磨性、染色性等物理性能。若选用通用塑料(如聚乙烯)作为改性剂,还具备成本优势。HDPE、LLDPE、EVA、PA 等是 PP 增韧中常用的塑料类改性剂。然而,由于这类塑料与 PP 的相容性有限,为使体系达到较高韧性,通常需增加改性剂用量或添加相容剂以增强界面结合。
橡胶或热塑性弹性体与 PP 共混是当前研究较多且增韧效果显著的方法。常用改性剂包括二元乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、顺丁橡胶(BR)、异丁烯橡胶(IBR)、天然橡胶(NR)及聚烯烃弹性体(如 POE)等。不同橡胶对 PP 均有明显增韧作用,但效果存在差异。橡胶粒子的含量、尺寸与形态、与 PP 基体的界面黏结力、交联程度及松弛行为等因素,均会影响增韧效果。
单纯增加弹性体用量虽能显著提升体系冲击性能,但会导致刚性、强度、热变形温度及流动性下降,且成本增加,限制了实际应用。为此,研究者提出将弹性体与塑料共同引入 PP 中形成三元共混体系,以平衡力学性能与成本。其中,聚乙烯(PE)是最常用的第三组分,其既可与 PP 组成混合基体,也可作为助增韧剂改善体系性能。
弹性体增韧虽在工业中成功应用,但存在刚度、强度及使用温度降低的问题。1988 年,国内在研究 CaCO₃增韧 PP 复合材料时,通过断裂力学分析能量耗散机制,提出了填充增强增韧的新路径。目前常用的无机刚性粒子包括 CaCO₃、BaSO₄、高岭土、滑石粉、云母等。其增韧机理通常认为:一是刚性粒子在受力时引发基体屈服,吸收变形功;二是粒子通过钉扎效应阻碍裂纹扩展,或通过界面脱黏钝化裂纹。实现有效增韧需满足基体具有适当韧性、粒子与基体界面结合适度等条件,因此需对无机粒子进行表面活性处理以改善相容性。
为平衡韧性与模量,PP / 弹性体 / 无机粒子三元复合体系逐渐成为研究热点,如 PP/POE/BaSO₄、PP/EPR/CaCO₃、PP/EPDM/ 滑石粉等组合。该体系通过引入弹性体,不仅可作为第三相进一步增韧,还能在无机粒子表面形成界面层,通过剪切形变缓解应力集中,抑制粒子与基体剥离及裂纹扩展。弹性体与无机粒子的多样化选择,为提升 PP 综合性能和拓展应用领域提供了新方向。
PP 共混增韧体系种类繁多,单一增韧剂往往难以满足高性能塑料制品的要求。市售增韧剂配方与配料比例各异,需根据 PP 原料性能差异调整添加剂量,在满足性能的同时降低成本是企业的核心诉求。因此,开发高性价比增韧剂、优化多元共混体系的协同作用机制,将是未来 PP 增韧改性技术的关键发展方向。