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改性的相关知识
作者:张家港金穗高纤纺织有限公司   日期:2017/9/8 9:58:00  人气:188

 

  近10年来,中国PPS改性塑料行业随着国民经济的稳定健康发展而实现了跨越式发展,连续十年经济技术指标稳步大幅递增,全行业不断发展壮大,已成为中国国民经济持续繁荣的重要产业之一。在当下各种政策的打压下,再生塑料发展空间逐渐缩小,部分业者逐渐加入改性的大潮流中。
  我们以聚丙烯为例,PP除具有良好的拉伸强度及硬度外,还具有优良的耐热性、耐化学腐蚀性、电绝缘性等性质。PP的改性是塑料加工行业活跃的领域之一。PP改性可分为化学改性和物理改性2种方法。化学改性主要有共聚、接枝、交联等,通过改变PP的分子结构以达到改性的目的。物理改性主要通过填充、增强、共混等方法加入添加剂,以赋予PP新的性能。以下简单分析下各种改性方法。
  化学改性
  1、共聚改性
  共聚是化学改性的重要手段。除丙烯与乙烯单体共聚外,丙烯还可以与氯乙烯、丙烯酸等单体共聚,还可以在PP主链上接枝上化学结构与主链完全不同的聚合物链段,称之为接枝共聚。PP嵌段共聚物的发展尤为迅速。嵌段共聚物与等规PP相比,低温性能优良,耐冲击性好;与等规PP和各种热塑性高聚物的共混物相比,刚性降低不大,脆性得到改善;与HDPE相比,耐热性高,抗应力开裂性好,表面硬度高,收缩率低,抗蠕变性较好。
  2、接枝改性
  PP是非极性聚合物,通过接枝改性可赋予PP以极性,从而改进PP的粘接性、涂饰性、油墨印刷性。接枝后的即可作为挤出复合膜的粘接层、热熔胶,也可作为PP与各种极性聚合物如PA等共棍用的相容剂。
  3、交联PP
  PP的交联方法与PE基本上一样,有化学交联和辐射交联。但对于PP,辐射交联的同时降解也十分严重,因此辐射交联的效果很有限,所以一般采用化学交联。通过交联可以提高PP的力学性能和耐热性能。
  物理改性
  1、填充改性
  填充改性是在塑料中添加相对廉价的非金属矿粉体材料或其它材料,从而降低制品的原材料成本,同时还可以改善塑料材料某些性能。表1列出几种主要填充材料及在聚丙烯塑料中的改性效果。
  填充改性中也存在填料在聚丙烯基体中的分布、分散是否均匀的问题,同时填料颗粒表面需经适当处理才能与非极性聚丙烯的分子有较好的亲合性。填料的表面处理方法及处理剂的选择是决定填充改性成败的关键。
  填充改性PP生产工艺,其主机都是混炼型挤出机,可以根据不同的需要采用不同的螺杆形式。通常情况下多采用单螺杆挤出机或双波状螺杆挤出机或双波状螺杆挤出机,只有在特殊专用料的生产上采用双螺杆机挤出机,不过对用碳酸钙填充或滑石粉填充、选用单螺杆或双波状螺杆挤出设备完全可以实现。
  2、共混改性
  采用机械的办法,在已经生成的聚合物中加入其它聚合物,使其性能发生变化称之为共混改性。
  在共混改性中必须注意不同聚合物之间的相容性,在相容性较差的两种聚合物共混时,往往需要加入分别和两种聚合物相容性都好的第三组分,称之为相容剂。例如聚丙烯和尼龙-6的相容性极差,单靠机械的力量不能把二者混匀,此时如加入少许已经接枝有顺丁烯二酸酐的聚丙烯,由于顺丁烯二酸酐与尼龙-6的酰胺基团可发生化学反应,就可以大大改善聚丙烯和尼龙-6的相容性。共混改性中需注意的是只有形成不完全相容的多相体系,同时又能使两种聚合物达到相互均匀分散时,才能达到预期的改性效果。
  3、增强改性
  纤维状材料加入到塑料中,可以显著提高塑料材料的强度,故称之为增强改性。大径厚比的材料可以显著提高塑料材料的弯曲模量(刚性),也可以将其称之为增强改性。玻璃纤维是主要的增强材料,可以显著提高PP塑料的拉伸强度。玻纤含量一般不超过40%,一般认为在纤维长度大于0.2mm时有改性效果,其玻纤的直径在十几个微米时效果较好。玻纤含量增大时,增强PP的加工流动性相应下降,但仍属流动性较好的塑料。由于玻纤增强PP可以提高机械强度和耐热性,且玻纤增强PP的耐水蒸汽性、耐化学腐蚀性和耐蠕变性都很好,在许多场合可以作为工程塑料使用,如风扇叶片、暖风机格栅、叶轮泵、灯罩、电炉和加热器外壳等等。
  4、纳米改性
  近年来,随着填料粒子的表面处理技术,特别是填料粒子的超微细化开发和应用,聚合物的填充改性已经从最简单的增量增强转到增韧增强上来;从单纯注重力学性能的提高,转到开发功能性复合材料上来。与传统的PP共混相比,纳米PP复合材料具有更好的刚性,保持了良好的低温冲击性能。填充5%的纳米填料与填充25%的滑石粉达到相当的刚性,而PP纳米复合材料还具有尺寸稳定性高,较低的热膨胀率。用纳米硅基氧化物改性的PP可以代替PA6,且其电阻率、吸水率、屈挠度、刚性均达到或超过PA6标准值。无机纳米粒子填充聚合物日前正成为各国研究开发的热点。


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