環(huán)球塑化網(wǎng) www.PVC123.com 1月19日訊
盡管PP存在著不少優(yōu)點(diǎn)，但是在耐低溫沖擊方面、易老化方面、成型收縮率方面、易燃燒方面、染色方面等有著本質(zhì)上的弱點(diǎn)，所以在作為結(jié)構(gòu)材料和工程塑料材料上受到很大限制，為此必須對(duì)PP進(jìn)行各種各樣的改性，才能拓寬其應(yīng)用范圍，使改性PP從通用塑料跨入到工程塑料行列中去。
PP改性包括兩大類:一類是化學(xué)改性，一類是物理改性。下面敘述一下物理改性。
物理改性
物理改性是在PP基體中加入其他的無(wú)機(jī)材料、有機(jī)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(qiáng)改性、共混改性、功能性改性等。
物理改性工藝路線簡(jiǎn)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(lái)設(shè)備即可。但在要求特殊性能的改性制品時(shí)，則需要添加專用設(shè)備，如作磁性塑料時(shí)，需要在擠出機(jī)機(jī)頭添加強(qiáng)化磁場(chǎng)設(shè)備等。
下面分述一下幾種物理改性方法及其進(jìn)展。
1.填充改性
在PP樹脂中加入一定量的無(wú)機(jī)填料、有機(jī)填料，來(lái)提高制品的某些性能，并能降低材料成本。
填充PP的無(wú)機(jī)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(jī)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(dāng)少些，用丙烯酸表面處理劑時(shí)，用量可加大到5-10%，云母的種類對(duì)復(fù)合材料的熱性能、力學(xué)性能關(guān)系不大，云母的長(zhǎng)徑比若不是太大、云母的粒徑大小對(duì)材料的力學(xué)性能基本無(wú)大的影響，粒徑小些，對(duì)常溫沖擊和低溫沖擊強(qiáng)度及熱變形溫度稍稍有些提高。云母的長(zhǎng)徑比越大，增強(qiáng)效果越好。
制備云母填充PP時(shí)，盡量不破壞云母的長(zhǎng)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(jī)等有助于提高填充效果。
硅灰石填充PP時(shí)，硅灰石的用量在30-40%為好，粒徑采用300-325目為好，填充后對(duì)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度有所降低，但對(duì)于常溫和低溫下的缺口沖擊強(qiáng)度有所提高，如常溫缺口沖擊由原來(lái)的4.5上升到5.9千焦耳/平方米，低溫缺口沖擊由原來(lái)的1.8上升到2.2千焦耳/平方米，而對(duì)于無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度均是下降的。由此看來(lái)，硅灰石的填充有助于克服聚丙烯對(duì)缺口敏感性的弱點(diǎn)。
用硅烷偶聯(lián)劑處理硅灰石，對(duì)提高復(fù)合材料的力學(xué)性能有益，對(duì)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(shí)，粘度增加較大，但隨著切變速率增加時(shí)，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(jī)，就可改善這種成型加工性能。
用有機(jī)填料木粉、玉米棒芯時(shí)，應(yīng)選擇長(zhǎng)徑比大于15的為好，這樣可改善韌性和負(fù)荷畸變度。
低填充滑石粉時(shí)，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(duì)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(xì)化，已出現(xiàn)了超細(xì)碳酸鈣、超細(xì)滑石粉，粒徑為1250目、2500目等。
另外填充改性的發(fā)展趨勢(shì)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(dá)到60%以上的填充量。
2.增強(qiáng)改性
增強(qiáng)改性PP可以取代工程塑料，所選用的增強(qiáng)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?；厶幚砗脮r(shí)，也能作為增強(qiáng)材料用。
玻璃纖維增強(qiáng)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(jìn)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(jī)上安裝一包復(fù)頭，玻璃纖維連續(xù)進(jìn)入包復(fù)頭，P}從料斗進(jìn)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(jī)物或過氧化物改善PY性能。也有采用馬來(lái)酰亞胺、鄰苯二酸酐、均苯四酸酐、二苯甲酮四酸酐等進(jìn)行處理的。
玻璃纖維增強(qiáng)改性時(shí)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(huì)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(qiáng)度。另玻纖的取向問題也是一個(gè)重要問題，在注射成型時(shí)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(duì)PP來(lái)說(shuō)較低的一種塑料如LDPE、HDPE,這樣PP晶相和無(wú)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(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)PP/PU=90:10,三元共混時(shí)PP/PU/SBS=90:5:5。
工藝條件:45毫米擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比20:1,機(jī)筒溫度180、210、205℃，機(jī)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(shí)在三元共混時(shí)，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(bǔ)強(qiáng)增容劑。有時(shí)用聚苯乙烯作為第三組分。
三元共混時(shí)，有時(shí)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(shí)，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(wú)機(jī)填料如氫氧化鋁、氫氧化鎂，但必須添加到70-80%時(shí)才能使制品具有阻燃性，勢(shì)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(duì)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(jìn)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(duì)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。
其他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(jìn)熱、光老化性能等。
