陸雨希，沈欣懿，陳棋，劉金，匡新謀，董曉燕

(1.寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，浙江 寧波 315800；2.巨化集團(tuán)有限公司氟聚合物事業(yè)部，浙江 衢州 324004)

0 引言

聚丙烯(PP)具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，是用途非常廣泛的一種高分子材料。然而PP 材料在低溫下存在的性能缺陷，阻礙了PP 材料更廣泛的應(yīng)用，因此需要對PP 材料進(jìn)行化學(xué)或者物理改性進(jìn)而提高其強(qiáng)度及韌性。在工業(yè)化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢舊塑料，PP材料是其中主要品種?；厥誔P 處理方式一般有兩種：一種是直接使用；另一種是改性處理后再使用。研究PP 材料的改性工藝，提升材料性能并拓展其使用用途，具有重大的理論意義及實(shí)用價(jià)值。

1 有機(jī)材料改性聚丙烯

1.1 聚酯材料改性PP

應(yīng)用聚酯纖維(PET)改性PP 材料，由于PET 具有成本低并且與PP 材料在性能方面具有互補(bǔ)性，因此應(yīng)用PET 材料改性PP 已成為研究熱點(diǎn)[1-2]。

李樹材等[3]選用乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐材料(POE-g-MAH)作為增容劑，并應(yīng)用于PP/PET 材料的改性研究中，發(fā)現(xiàn)POE-g-MAH 可以提高PP/PET 共混材料的相關(guān)性能。林新土等[4]也以POE-g-MAH 作為相容劑，發(fā)現(xiàn)加入相容劑后，PP/PET 共混體系的儲能模量、損耗模量等均有顯著提高。

董銀春等[5]分別利用馬來酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯與聚丙烯接枝，制備了兩種接枝劑，分別考察這兩種接枝物對PP/ PET 體系的增容性能的影響。發(fā)現(xiàn)在馬來酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝PP 過程中加入鄰苯二甲酸二烯丙酯共單體，可以提高接枝劑的接枝率，同時(shí)也能提高PP/ PET 增容體系的力學(xué)性能。

周麒麟等[6]利用聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維改性聚丙烯材料，研究發(fā)現(xiàn)POE-g-GMA 增容劑，對復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能等均存在較大影響。

1.2 聚乙烯材料改性PP

吳志昂[7]通過LLDPE/OBC/共混交聯(lián)三種方法，對改性聚丙烯發(fā)泡材料的制備及其力學(xué)性能進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)：(1)通過LLDPE 共混改性PP 發(fā)泡材料，發(fā)現(xiàn)發(fā)泡材料拉伸強(qiáng)度降低，斷裂伸長率、耐用性提高，但是卻嚴(yán)重限制了其作為減震吸能材料的應(yīng)用范圍；(2)通過LLDPE、OB 的混合加入，材料斷裂伸長率逐漸提高，對比研究發(fā)現(xiàn)LLDPE 對材料韌性無明顯影響。

王勛林[8]對廢舊聚丙烯編織袋回收材料改性應(yīng)用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)：(1)廢舊PP 與PE 共混改性，隨著PE 含量的增加，能提高PP 復(fù)合材料的力學(xué)性能，并且有增韌的效果；(2)通過PP/PE 共混物的DSC 升溫曲線，發(fā)現(xiàn)PP 和PE 之間沒有形成各自結(jié)晶，PE的存在對PP 結(jié)晶有制約作用。

付麗麗等[9]利用醬油壺料(PE)對洗衣機(jī)殼料(PP)進(jìn)行改性，研究發(fā)現(xiàn)：(1)兩組分結(jié)構(gòu)相似，相容性好，有利于加工；(2)在力學(xué)性能上，拉升強(qiáng)度、斷裂伸長率、韌性、沖擊強(qiáng)度等均有所提高。改性過程中也發(fā)現(xiàn)當(dāng)醬油壺料含量過高時(shí)，會導(dǎo)致MFR 數(shù)據(jù)急劇下降，造成加工難、能耗大，還有可能引起制品收縮、變形。

王軍[10]為提高等規(guī)聚丙烯(IPP)與高密度聚乙烯(HDPE)的相容性，進(jìn)而更好地開發(fā)iPP/HDPE 共混材料。其首先通過自由基共支化反應(yīng)，制備iPP 與HDPE 的長鏈支化(LCB)共聚物，發(fā)現(xiàn)：(1)原位增容提高了iPP/HDPE 共混物的力學(xué)性能，尤其是斷裂伸長率和抗沖擊性能。(2)原位化學(xué)改性的LCB 共聚物對iPP 和HDPE 產(chǎn)生了非常大的增容效果。

1.3 其他有機(jī)材料改性PP

袁子鑫[11]研究了偏心轉(zhuǎn)子擠出機(jī)對桉木粉/PP/HMWPE 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)：(1)復(fù)合材料結(jié)晶度隨著HMWPE 的增大，結(jié)晶度先上升后下降趨勢；(2)復(fù)合材料動態(tài)熱機(jī)械性能隨著HMWPE 的增大，儲能模量下降，損耗因子變大；(3)復(fù)合材料力學(xué)性能隨著HMWPE 的增大，拉升強(qiáng)度降低，斷裂生長率先上升后下降；(4)復(fù)合材料耐熱性能隨著HMWPE 增大，共混物的熱變形溫度呈下降趨勢，耐熱性下降。

許歡等[12]在RPP/VPP/POE 三元復(fù)合體系性能研究中發(fā)現(xiàn)：(1) POE 材料其含量越高，復(fù)合體系流動性更好；(2)隨著POE 的加入，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度持續(xù)下降、斷裂伸張率增加。同時(shí)隨著PP 基體用量相對減少，復(fù)合體系抵抗外界應(yīng)力的能力降低，材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量都有所下降。

高華等[13]以馬來酸酐對PP/PE 進(jìn)行接枝改性，研究發(fā)現(xiàn)：(1)接枝改性改善了PP/PE 共混體系的相容性；(2)MAH 用量對材料彎曲性能存在影響，MAH增大，彎曲模量增高；(3)MAH 用量對沖擊強(qiáng)度存在影響，MAH 用量過多影響材料沖擊強(qiáng)度。

2 無機(jī)材料改性聚丙烯

周健[14]通過納米粒子改性廢舊PP，并應(yīng)用于建筑模板開發(fā)方面，研究發(fā)現(xiàn)：(1)利用納米母粒改性PP，有增韌和增強(qiáng)的效果；(2)納米二氧化硅制備的母粒改性PP 能提高其韌性和強(qiáng)度；(3)利用特殊的中空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將納米母粒改性后的PP 再生料應(yīng)用于一種綠色中空塑料模板的開發(fā)中，發(fā)現(xiàn)保證模板的使用質(zhì)量前提下能有效地降低成本。

於少奇[15]利用非金屬粉末改性聚烯烴材料，研究發(fā)現(xiàn)：(1)隨著非金屬粉末添加量的增加，復(fù)合材料的機(jī)械性能顯著提升，濕法非金屬粉末填充效果更明顯；(2)貝殼和蟹殼粉的加入對復(fù)合材料的彈性模量、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量等能起到增強(qiáng)效果，并使材料熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能都有所提高。

宋建強(qiáng)等[16]在苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)/ PP 體系中加入滑石粉，討論了滑石粉在體系中的分散情況、以及對材料力學(xué)性能、密度、硬度等性能的影響。其研究發(fā)現(xiàn)：(1)滑石粉加入量對材料拉伸性能及熔體流動速率存在影響，隨著加入量增大，拉伸性能及熔體流動速率呈現(xiàn)先增大再減小的規(guī)律，并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑石粉加入量為30%時(shí)，料拉伸性能及熔體流動速率綜合評價(jià)最優(yōu)；(2)滑石粉加入量對材料密度及硬度也存在影響，隨著加入量增大，材料密度及硬度也逐漸增加；(3)滑石粉物料顆粒的大小對材料的性能也存在影響，粒徑越小，材料拉伸性能越好，材料的熔體流動速率則越小。

趙麗萍等[17]研究了無機(jī)銀離子抗菌劑對滑石粉填充PP 材料性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)：(1)當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的無機(jī)銀離子抗菌劑時(shí)，材料彎曲模量及缺口沖擊強(qiáng)度力學(xué)性能有所增加，增加量約為5%；(2)從抗菌效率角度看，當(dāng)無機(jī)銀離子抗菌劑添加量大于0.7%，抗菌效率表現(xiàn)很好，抗菌效果大于99.9%，并且表現(xiàn)出了良好的長久抗菌性能；(3)無機(jī)銀離子抗菌劑對材料的耐熱性能也存在影響，表現(xiàn)出了很好的耐熱性能，對材料的熱氧氧化性能影響很?。?4)無機(jī)銀離子抗菌劑的加入對材料的耐滑擦性能、散發(fā)性能無明顯影響。

3 改性聚丙烯復(fù)合材料應(yīng)用

陳鴻等[18]通過共混改性和共聚改性兩種方法，對不同聚丙烯電纜絕緣料改性后的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)：(1)共混和共聚改性都降低了PP 的結(jié)晶度與熔融峰值溫度；(2)經(jīng)過共混和共聚改性后，材料屈服力下降、拉升強(qiáng)度和斷裂伸長率得到了提高，共混比共聚擁有更好的機(jī)械性能；(3)在交流擊穿場強(qiáng)方面，共聚改性后交流擊穿場強(qiáng)增大，在共混改性交流擊穿場強(qiáng)減小；(4)共聚更加適合PP 電纜絕緣材料改性。

謝為[19]為提高醫(yī)用PP 復(fù)合材料顯影性能，運(yùn)用熔融共混的方法制備了可X 光顯影的PP/ 鎢粉(W)和PP/ 氧化鉍(Bi2O3)兩種復(fù)合顯影材料。研究發(fā)現(xiàn)：(1)隨著鎢粉含量的增加，PP/W 復(fù)合材料的熔融峰先向低溫區(qū)移動，15%含量的鎢粉起到的異相成核作用效果最佳；(2)鎢粉的加入有助于促進(jìn)PP/W 復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的提高。

馬金成[20]研究了車用改性PP 材料收縮率主要影響因素，發(fā)現(xiàn)注塑溫度、注塑壓力、注射速度、模具厚度、零件放置時(shí)間、擠出工藝、配方等均對車用改性PP 材料收縮率存在影響。

唐昊洋[21]在輕量化汽車部件專業(yè)聚丙烯的研制過程中發(fā)現(xiàn)：(1)PP/PE 的熔體強(qiáng)度隨PE 的增加而有所提高，發(fā)泡聚丙烯減重率也隨熔體強(qiáng)度增大而提高；(2)提高熔體強(qiáng)度以及加入成核劑，都會使聚丙烯泡孔合并以及溢出氣體，能增加聚丙烯的力學(xué)性能。

4 結(jié)語

聚丙烯作為通過工程塑料，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其使用與回收量也必然逐年提高，需要開發(fā)新方法、研究新工藝、制備新型材料以盡量減少其對環(huán)境的影響。隨著PE、PVC、聚酯纖維等材料回收量逐年增長，開發(fā)系列新型相容劑，解決PP 與PE、PVC、聚酯纖維等材料之間的相容性能，開發(fā)系列新型工藝，制備新型復(fù)合材料，拓寬其使用價(jià)值，具有重大現(xiàn)實(shí)意義及應(yīng)用價(jià)值。