PP是一種常用的塑料原料，也是常用的改性原料之一，對其改性方法可分為填充改性、增強(qiáng)增韌改性、共混改性及功能性改性四種，以下為您詳細(xì)介紹。
填充改性：
無機(jī)填料：云母、碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸鋇等；
有機(jī)填料：木粉、稻殼粉、花生殼粉等。 |
| 填充物填量舉例： |
| 云母的添加量為40%以下，粒徑在300目以上；鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為云母的30%左右；硅烷偶聯(lián)劑用量較少，若用丙烯酸表面處理劑時，用量可加大到5-10%。云母的長徑比越大，增強(qiáng)效果越好。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。 |
| 硅灰石的用量在30-40%，粒徑采用300-325目，填充后的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度降低、缺口沖擊強(qiáng)度提高。 |
| 其他滑石粉、赤泥、重質(zhì)碳酸鈣等填充PP時，粘度增加較大。隨切變速率增加，粘度增大現(xiàn)象逐漸減弱，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)。 |
| 用有機(jī)填料木粉、玉米棒芯時，應(yīng)選擇長徑比大于15的為好，可改善韌性和負(fù)荷畸變度。 |
低填充時：滑石粉含量10-20%時，PP復(fù)合材料可取代ABS或高抗沖聚苯乙烯；
高填充時：滑石粉含量超過30%，只主要用于熱變形溫度、模量等性能要求較高的制品。 |
不同粒度碳酸鈣在HDPE中的臨界值：
| 碳酸鈣粒徑 |
臨界值/% |
碳酸鈣粒徑 |
臨界值/% |
| 6.6 |
22.1 |
7.44 |
25.4 |
| 15.9 |
45.0 |
15.9 |
無增韌作用 |
| 增韌效果:隨粒徑的減小增韌效果越來越好 |
增強(qiáng)增韌改性：
增強(qiáng)材料：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(qiáng)材料用。
增韌配方設(shè)計注意事項：
1、彈性體與樹脂的相容性要好
塑料的極性大小為：纖維素塑料＞PA＞PF＞EP＞PVC＞EVA＞PS＞PP/HDPE/LDPE/LLDPE；彈性體的極性大小為：丁晴膠＞氯丁膠＞丁苯膠＞順丁膠＞天然膠＞乙丙膠。
高極性樹脂選用高極性彈性體，低極性樹脂選用低極性彈性體。
2、相容劑：適當(dāng)?shù)南嗳輨?，可提高兩者的相容性。常用的相容劑為樹脂或增韌劑的馬來酸酐或丙烯酸類接枝物。
3、彈性體的協(xié)同作用：不同品種的彈性體一起加入會有協(xié)同作用，如在PP增韌配方中，EPDM和ABS復(fù)合加入增韌效果好。
4、需要考慮的其他因素：透明級——MBS；阻燃級——CPE；耐候級——CPE、ACR、EVA；低成本——CPE及EVA；不同彈性體價格高低順序為：MBS＞ACR＞ABS＞NBR＞CPE＞EVA。
5、剛性補(bǔ)償：為了彌補(bǔ)剛性的損失，需在配方中加入碳酸鈣、滑石粉及云母粉等剛性填料；還可在彈性體增韌體系中加入AS、PMMA等剛性有機(jī)樹脂。
6、彈性體的加入量：一般情況下，彈性體的加入量有一個最佳值。如在PVC中加入MBS時，加入量15%為最大值。
7、協(xié)同加入加工助劑：對于彈性體加入量大的增韌配方，除ACR彈性體外，都能增加熔體的黏度。為此，大都需要加入潤滑劑或加工助劑，以改善其加工性能。
8、彈性體的粒度：彈性體的粒度對增韌效果影響很大。按彈性體增韌理論，對脆性樹脂如PS、PP等彈性體的粒度可相對大些；而對于韌性好一些的樹脂如PVC、POM、PET等，彈性體的粒度可相對小些。
無機(jī)剛性粒子增韌配方設(shè)計舉例：
PP/碳酸鈣增韌體系
用1250目碳酸鈣，經(jīng)烷基羧酸鹽偶聯(lián)體系高效活化處理后，在PP(2401)中加入20%時，沖擊強(qiáng)度可提高10%以上，對此體系，如在用主偶聯(lián)劑烷基羧酸鹽處理的同時，用助偶聯(lián)劑改性石蠟或EPDM處理，在碳酸鈣加入量達(dá)到30%時，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度會提高20%以上。
PP/高嶺土增韌體系
用一種改性的環(huán)氧樹脂類界面改性劑對高嶺土表面進(jìn)行處理，隨填充量的增加，PP的沖擊強(qiáng)度急劇升高；當(dāng)加入量為30%時，復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度比未處理高嶺土填充的提高20%。
沉淀BaSO4
為使沉淀BaSO4能夠較好地包覆，并很好地分散在PP中，需用偶聯(lián)劑和分散劑對其進(jìn)行表面處理和預(yù)分散。在30%加入量時，經(jīng)過處理可使其沖擊強(qiáng)度提高近2。
納米填料
指粒度小于100nm的一類填料，隨填料加入量的增大，拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度呈拋物線變化。開始隨加入量增加而增大，達(dá)到一個最高峰值后，隨添加量增加而下降。納米填料的增韌改性存在一個最佳加入量，一般在10份以下，與最佳加入量對應(yīng)的沖擊強(qiáng)度會成倍增長。
堿土金屬鹽
在PP中加入堿土金屬鹽，當(dāng)加入量達(dá)到40份時，沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值，此時沖擊強(qiáng)度增加2倍之多。
增韌改性配方舉例：
| 原料名稱 |
添加比例 |
| PP（F401） |
13 |
| PP（1340） |
20 |
| 丙烯酸接枝聚丙烯 |
25 |
| POE（8180） |
12 |
| 抗氧劑（1010） |
0.1 |
| 抗氧劑（DLTP） |
0.1 |
| CaCO3（2500目） |
30 |
| 鈦酸酯偶聯(lián)劑 |
0.3 |
| 加工工藝：按配方稱量，高速混合機(jī)初混，雙螺桿擠出機(jī)共混造粒 |
| 用途：可涂裝汽車保險杠蒙面料 |
| 原料名稱 |
添加比例 |
| PP（EPF30R） |
100 |
| POE（DOW） |
5 |
| BaSO4 |
30 |
| β晶成核劑 |
0.3 |
| 用途：耐候性剛性增韌PP |
增韌體系：
PP/PE增韌體系
LDPE對PP的增韌效果明顯，卻會造成其他力學(xué)性能如彎曲模量的迅速下降。
HDPE在PP中加入量小于10%時，對PP具有剛性增韌效果，即增加沖擊性能的同時，其他力學(xué)性能又不下降。
LLDPE對PP的增韌效果介于LDPE和HDPE之間，加入量以5%-20%為好。
UHMWPE對PP不僅有增韌作用，還可實現(xiàn)原位成纖增強(qiáng)效果。 |
PP/EVA增韌體系
EVA在增韌PP的同時，還可以提高斷裂伸長率、熔體流動指數(shù)和表面光澤度。所選用的EVA中VA的含量為14%-18%之間。用20%EVA-15增韌PP，其沖擊強(qiáng)度提高12倍之多，剛性下降幅度小。 |
PP/PA6增韌體系
PP/PA6共混體系可改善兩者本身固有缺點(diǎn)，使材料具有優(yōu)良的綜合性能指標(biāo)，選取15%PA6加入PP中，可使其沖擊強(qiáng)度提高50%，拉伸強(qiáng)度下降13.8%。 |
mPE/PP增韌體系
mPE具有非常低的玻璃化溫度，而且斷裂伸長率很大，非常適合于PP的增韌改性。
在PP中加入40%mPE，于-30℃下的缺口沖擊強(qiáng)度超過純PP的20倍，約為同等質(zhì)量份數(shù)EPDM增韌效果的9倍。復(fù)合材料具有較低的拉伸永久變形、壓縮永久變形和蠕變變形，卓越的低溫型能和加工性能，成為EPDM的強(qiáng)有力競爭者。 |
POE增韌PP體系
PP/POE是近年來開發(fā)的彈性體增韌PP體系，其增韌效果最好，耐候性好，流動性佳，熱穩(wěn)定性好，加工性能好，也是目前最常用的彈性體增韌PP體系。
POE在PP中加入量超過15%時，增韌效果迅速提高。如在PP中加入30%POE時，其缺口沖擊強(qiáng)度從純PP的76.4J/m增加到626J/m。與EPDM相比，POE內(nèi)聚能低、不含雙鍵、耐候性好，是EPDM的強(qiáng)有力替代品。 |
SBS增韌PP體系
當(dāng)SBS的含量在0-10份之間時，沖擊強(qiáng)度隨加入量增大而增大；超過15份后，沖擊強(qiáng)度反而下降。如用SBS與PP制成的耐沖擊型PP的常溫和低溫沖擊性能分別提高5倍和10倍。 |
EPDM、EPR增韌PP體系
EPDM（乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物）、EPR（乙烯-丙烯二元共聚物）是PP傳統(tǒng)最常用彈性體增韌材料。在5%-30%的含量范圍內(nèi)，隨其加入量的增大，體系的沖擊強(qiáng)度近似線性迅速增大；但同時，體系的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、熱變形溫度等明顯降低。 |
BR增韌PP體系
順丁橡膠（BR）具有高彈性、良好的低溫性能（玻璃化溫度-110℃）、耐磨性、耐撓曲性等優(yōu)點(diǎn)，BR的溶解度參數(shù)與PP接近，與PP的相容性好，增韌效果好。當(dāng)PP/BR為100/15時，其沖擊強(qiáng)度提高近6倍，脆化溫度下降到8℃（下降23℃）。 |
塑料/彈性體協(xié)同增韌PP體系
彈性體與PP共混雖然具有優(yōu)良的沖擊強(qiáng)度，但剛性、強(qiáng)度和熱變形溫度等性能損失較大，且成本提高明顯。為了改善力學(xué)性能和降低成本，在彈性體/PP增韌體系中，加入塑料形成彈性體/塑料/PP三元共混體系。 |
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。
共混改性配方舉例：
| 原料 |
基本配方/份 |
原料 |
基本配方/份 |
| PP（ T30S） |
100 |
PA6（M2800） |
14 |
| PP-g-MAH |
6 |
納米CaCO3 |
12 |
| 加工工藝 |
| 溫度（單位：℃） |
一區(qū) |
二區(qū) |
三區(qū) |
四區(qū) |
五區(qū) |
六區(qū) |
機(jī)頭 |
| 175 |
185 |
190 |
210 |
225 |
235 |
215 |
| 注意事項： |
1、PA6在80℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥8h；
2、PP-g-MAH在75 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥4h；
3、按配方稱量在高混機(jī)中混合均勻，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出造粒。 |
功能性改性：
| 木粉填充PP |
| 物料名稱 |
添加比例 |
| PP |
92.5% |
| 木粉（用17.5%NaOH溶液處理，40~60μm） |
7.5% |
| 改性后材料性能 |
| 拉伸強(qiáng)度/MPa |
27.9 |
| 伸長率/% |
498 |
| 簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度23℃/（KJ/m2） |
6.31 |
| 彎曲強(qiáng)度/MPa |
60.6 |
| 復(fù)合增強(qiáng)PP材料 |
| PP（燕山石化1300） |
100 |
| 玻璃纖維 |
25 |
| 云母粉 |
15 |
| 硅烷偶聯(lián)劑 |
0.5~1 |
| PP/EVA/CaCO3 增韌體系 |
| PP |
100 |
| CaCO3 |
30 |
| EVA（VA15%） |
20 |
| HDPE |
10 |
| 石蠟 |
2 |
| 抗氧劑 |
1 |
| 抗靜電聚丙烯 |
| PP |
100 |
| HZ-14（抗靜電劑） |
1 |
| 白油 |
0.2 |
| 顏料 |
適量 |
| 抗老化PP配方 |
| PP |
100 |
| 抗氧劑 1010 |
0.1 |
| 抗氧劑 DSTP |
0.3 |
| 脫氧劑 |
0.3 |
| 穩(wěn)定劑 77D |
0.05 |
| 紫外線吸收劑 BAD |
0.1 |
| 紫外線吸收劑 327 |
0.15 |
加工條件：（1）造粒條件：溫度 170℃、175℃、185℃、185℃；螺桿轉(zhuǎn)速70r/min。
（2）吹膜條件：溫度 170℃、200℃、225℃、230℃；螺桿轉(zhuǎn)速30r/min；牽引轉(zhuǎn)速6r/min。 |
| 高沖擊型PP/Mg(OH)2阻燃材料 |
| PP |
50 |
| Mg(OH)2 |
50 |
| 稀土偶聯(lián)劑 |
2.5 |
| 加工條件：（1）Mg(OH)2在120℃下烘干10h；（2）在高溫器中加入稀土偶聯(lián)劑，于60℃下，高速攪拌10min。 |
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