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PP改性料的物理改性方法有哪幾種？

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• 日期: 2017-09-20
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PP改性包括兩大類:一類是化學(xué)改性，一類是物理改性。下面敘述一下PP改性料物理改性。

　　PP改性料物理改性

　　物理改性是在PP基體中加入其他的無機材料、有機材料、其他塑料品種、橡膠品種、熱塑性彈性體，或一些是有特殊功能的添加助劑，經(jīng)過混合、混煉而制得具有優(yōu)異性能的PP復(fù)合材料。

　　物理改性大致分為:填充改性、增強改性、共混改性、功能性改性等。

　　物理改性工藝路線簡單易行，一般不需要復(fù)雜或特殊的設(shè)備，利用塑料成型加工工廠原來設(shè)備即可。但在要求特殊性能的改性制品時，則需要添加專用設(shè)備，如作磁性塑料時，需要在擠出機機頭添加強化磁場設(shè)備等。

　　下面分述一下PP改性料幾種物理改性方法及其進展。

　　1.填充改性

　　在PP樹脂中加入一定量的無機填料、有機填料，來提高制品的某些性能，并能降低材料成本。

　　填充PP的無機填料常用:云母粉、碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸鋇等，常用的有機填料有:木粉、稻殼粉、花生殼粉等。

　　云母填充PP的性能與其配比、混合工藝、偶聯(lián)劑種類、云母粒度等因素有關(guān)。一般云母的添加量為40%以下為好，云母的粒徑在300目以上為好，鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為云母的30%左右為好，硅烷偶聯(lián)劑可適當少些，用丙烯酸表面處理劑時，用量可加大到5-10%，云母的種類對復(fù)合材料的熱性能、力學(xué)性能關(guān)系不大，云母的長徑比若不是太大、云母的粒徑大小對材料的力學(xué)性能基本無大的影響，粒徑小些，對常溫沖擊和低溫沖擊強度及熱變形溫度稍稍有些提高。云母的長徑比越大，增強效果越好。

　　制備云母填充PP時，盡量不破壞云母的長徑比，使云母均勻分散是其重要因素，為此，采用靜態(tài)混合器、銷釘型混煉螺桿、雙螺桿擠出機等有助于提高填充效果。

　　硅灰石填充PP時，硅灰石的用量在30-40%為好，粒徑采用300-325目為好，填充后對復(fù)合材料的拉伸強度有所降低，但對于常溫和低溫下的缺口沖擊強度有所提高，如常溫缺口沖擊由原來的4.5上升到5.9千焦耳/平方米，低溫缺口沖擊由原來的1.8上升到2.2千焦耳/平方米，而對于無缺口沖擊強度均是下降的。由此看來，硅灰石的填充有助于克服聚丙烯對缺口敏感性的弱點。

　　用硅烷偶聯(lián)劑處理硅灰石，對提高復(fù)合材料的力學(xué)性能有益，對材料的成型加工性能也能改善。

　　其他滑石粉、赤泥、重質(zhì)碳酸鈣等填充PP時，粘度增加較大，但隨著切變速率增加時，這種粘度增大現(xiàn)象就逐漸減弱，一般可用表面處理劑如聚乙烯蠟、脂肪酸鹽等及采用雙螺桿擠出機，就可改善這種成型加工性能。

　　用有機填料木粉、玉米棒芯時，應(yīng)選擇長徑比大于15的為好，這樣可改善韌性和負荷畸變度。

　　低填充滑石粉時，指滑石粉含量10-20%，PP復(fù)合材料可取代ABS或高抗沖聚苯乙烯，高填充是指滑石粉含量超過30%,主要用于對產(chǎn)品外觀要求不高，主要是要求熱變形溫度、模量等性能的制品。

　　目前填充改性中填料日益趨向超細化，已出現(xiàn)了超細碳酸鈣、超細滑石粉，粒徑為1250目、2500目等。

　　另外填充改性的發(fā)展趨勢是填料的表面改性技術(shù)在不斷完善，開發(fā)不少表面處理劑，不僅起到偶聯(lián)劑作用，還具有分散劑、增濕劑、降粘劑、成型加工助劑、增加韌性等作用，這樣可加大填充用量，可達到60%以上的填充量。

　　2.增強改性

　　增強改性PP可以取代工程塑料，所選用的增強材料有玻璃纖維、石棉纖維、單晶纖維和鈹、硼、碳化硅等，另外填料改性中的云母。滑石粉處理好時，也能作為增強材料用。

　　玻璃纖維增強PP應(yīng)用較廣，一種是混合法，即用短玻璃纖維象填料那樣進行成型加工;另一種是包復(fù)法，該法近似于電線生產(chǎn)方法，即在單螺桿擠出機上安裝一包復(fù)頭，玻璃纖維連續(xù)進入包復(fù)頭，P}從料斗進入螺桿，兩者匯合在一起，而后造粒即可。

　　常用的偶聯(lián)劑為硅烷類，或在偶聯(lián)劑體系中加入氯化有機物或過氧化物改善PY性能。也有采用馬來酰亞胺、鄰苯二酸酐、均苯四酸酐、二苯甲酮四酸酐等進行處理的。

　　玻璃纖維增強改性時應(yīng)注意的是：玻纖在PP基體中的均勻分散，若分散不均勻，則會在混合體系中出現(xiàn)玻纖的“堆積區(qū)”和“空隙區(qū)”，這些易造成應(yīng)力集中，降低制品強度。另玻纖的取向問題也是一個重要問題，在注射成型時應(yīng)特別注意。

　　3.共混改性

　　共混改性是指用其他塑料、橡膠、或熱塑性彈性體與PP共混，填入PP中較大的晶球內(nèi)，以此改善PP的韌性和低溫脆性。為此加入玻璃化溫度相對PP來說較低的一種塑料如LDPE、HDPE,這樣PP晶相和無定形LDPE組成兩相連續(xù)貫穿結(jié)鉤，這種貫穿結(jié)構(gòu)作為韌性網(wǎng)絡(luò)傳遞和分散沖擊能量。

　　例如PP/HDPE共混，一般希望這兩種原料的熔融指數(shù)相接近為好，HDPE的添加量一般在25%以下為好，從共混物的流動曲線看，HDPE起一種“增塑作用”。

　　加入橡膠或彈性體是改性PP的主要途徑，如在PP中可加世:順丁膠、乙丙膠、苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物(SBS)乙烯丙烯二烯系三元共聚物(EPDM)、天然膠、聚異丁烯橡膠等。

　　有時用三元共混增韌體系，效果更好，如PP/LDPE/乙丙膠，PP/LDPE/EVA,PP/LDPE/EPDM，此時低溫脆性可降到-40℃左右。 一般橡膠的添加量為10%左右，LDPE量也在10%左右。

　　例如PP和聚氨酯共混，PP和聚氨酯及SBS三元共混。

　　基本配方:二元共混時PP/PU=90:10,三元共混時PP/PU/SBS=90:5:5。

　　工藝條件:45毫米擠出機，長徑比20:1,機筒溫度180、210、205℃，機頭溫度180℃、螺桿轉(zhuǎn)速15-20轉(zhuǎn)/分。

　　在顯微鏡下觀察，形成了以橡膠為分散相的“海島”式結(jié)構(gòu)。

　　有時在三元共混時，用20-30%量的HDPE作為PP球晶的插入劑，它可使PP球晶變得不完整，被分割成晶片。HDPE也有稱作補強增容劑。有時用聚苯乙烯作為第三組分。

　　三元共混時，有時采用二步共混工藝，即先制成母料,即先把PP和彈性體SBS按1:1的比例先制成母料，然后在母料中加入配方中所需要的HDPE及剩下的PP料。

　　采用粉料PP時，則應(yīng)在配方中添加一些抗氧劑和輔助抗氧劑。

　　4.其他改性

　　阻燃改性

　　Pp 為可燃材料，分解溫度為320-400℃，起燃溫度350℃，水平燃燒速度37毫米/分，氧指數(shù)18.5。PP的阻燃方法有兩種:一是大量添加具有阻燃作用的無機填料如氫氧化鋁、氫氧化鎂，但必須添加到70-80%時才能使制品具有阻燃性，勢必影響加工性及制品的其他性能。第二種方法是用阻燃劑，如含磷、含鹵含銻的化合物，此法添加量少，為10%左右，只是阻嫩持久性差，而且對成型設(shè)備有腐蝕

　　目前又發(fā)展了一種膨脹型阻燃體系，它是由炭化劑、炭化促進劑、發(fā)泡劑三部分組成，其阻燃效果優(yōu)于上述兩種方法。如用聚磷酸銨和三聚氰胺，按3:1用量的關(guān)系，則對PP的阻燃效果有明顯作用。

　　抗靜電改性:在PP中添加炭黑等導(dǎo)電填料，可使制品的表面電阻降到10歐姆以下。

　　PP改性料還有用成核劑改性或電鍍表面處理即二次加工性的改性、在PP中添加抗氧劑、抗紫外線劑以改進熱、光老化性能等。