PP增韌方法
聚丙烯(PP)的共混增韌技術因具備改性效果顯著、工業化投入低及實施便捷等特性,被廣泛應用于多個領域。該技術通過將其他塑料、彈性體或無機粉體等作為改性劑與 PP 共混,實現對 PP 韌性的改善。目前,常見的共混增韌體系主要包括以下類型:
以其他塑料作為 PP 增韌改性劑時,不僅能提升材料韌性,還可改善耐磨性、染色性等物理性能。若選用通用塑料(如聚乙烯)作為改性劑,還具備成本優勢。HDPE、LLDPE、EVA、PA 等是 PP 增韌中常用的塑料類改性劑。然而,由于這類塑料與 PP 的相容性有限,為使體系達到較高韌性,通常需增加改性劑用量或添加相容劑以增強界面結合。
橡膠或熱塑性彈性體與 PP 共混是當前研究較多且增韌效果顯著的方法。常用改性劑包括二元乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、順丁橡膠(BR)、異丁烯橡膠(IBR)、天然橡膠(NR)及聚烯烴彈性體(如 POE)等。不同橡膠對 PP 均有明顯增韌作用,但效果存在差異。橡膠粒子的含量、尺寸與形態、與 PP 基體的界面黏結力、交聯程度及松弛行為等因素,均會影響增韌效果。
單純增加彈性體用量雖能顯著提升體系沖擊性能,但會導致剛性、強度、熱變形溫度及流動性下降,且成本增加,限制了實際應用。為此,研究者提出將彈性體與塑料共同引入 PP 中形成三元共混體系,以平衡力學性能與成本。其中,聚乙烯(PE)是最常用的第三組分,其既可與 PP 組成混合基體,也可作為助增韌劑改善體系性能。
彈性體增韌雖在工業中成功應用,但存在剛度、強度及使用溫度降低的問題。1988 年,國內在研究 CaCO?增韌 PP 復合材料時,通過斷裂力學分析能量耗散機制,提出了填充增強增韌的新路徑。目前常用的無機剛性粒子包括 CaCO?、BaSO?、高嶺土、滑石粉、云母等。其增韌機理通常認為:一是剛性粒子在受力時引發基體屈服,吸收變形功;二是粒子通過釘扎效應阻礙裂紋擴展,或通過界面脫黏鈍化裂紋。實現有效增韌需滿足基體具有適當韌性、粒子與基體界面結合適度等條件,因此需對無機粒子進行表面活性處理以改善相容性。
為平衡韌性與模量,PP / 彈性體 / 無機粒子三元復合體系逐漸成為研究熱點,如 PP/POE/BaSO?、PP/EPR/CaCO?、PP/EPDM/ 滑石粉等組合。該體系通過引入彈性體,不僅可作為第三相進一步增韌,還能在無機粒子表面形成界面層,通過剪切形變緩解應力集中,抑制粒子與基體剝離及裂紋擴展。彈性體與無機粒子的多樣化選擇,為提升 PP 綜合性能和拓展應用領域提供了新方向。
PP 共混增韌體系種類繁多,單一增韌劑往往難以滿足高性能塑料制品的要求。市售增韌劑配方與配料比例各異,需根據 PP 原料性能差異調整添加劑量,在滿足性能的同時降低成本是企業的核心訴求。因此,開發高性價比增韌劑、優化多元共混體系的協同作用機制,將是未來 PP 增韌改性技術的關鍵發展方向。