聚丙烯接枝物的性能与应用

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聚丙烯作为通用塑料，以产量大、应用面广以及物美价廉而著称。但聚丙烯具有非极性和结晶性，使其与极性聚合物、无机填充及增强材料等相容性差，共混及复合使用时需加入相容剂来降低界面张力，增加界面粘接，另外其染色性、粘接性、抗静电性、亲水性也很差，这些缺点制约了其进一步推广应用。对聚丙烯进行接枝，在其分子链上引入适当极性的支链，利用支链的极性和反应性，改善其性能上的不足，同时又增加新的性质。因此接枝改性是扩大聚丙烯应用面的一种简单而又行之有效的方法。

大分子相容剂。

聚丙烯接枝物在工程塑料合金方面的应用最多，一般作为大分子相容剂，以改善材料中不同组分的结合力，提高材料的力学性能。在这方面接枝聚丙烯显示了较好的应用前景。根据接枝单体的不同，接枝物在性质和应用上也有所不同。

①聚丙烯马来酸酐接枝物(MPP)。由于聚丙烯的非极性，它很难与聚酰胺共混形成合金。但若在其中加人适量的MPP接枝物，则可得到性能良好的聚丙烯/聚酰胺(PP/PA)合金。当PP/PA为70/30时，分散相的粒径约为18μm，拉伸强度为55MPa；当PP/PA/PMA为70/25/5时，分散相的粒径下降到3μm，而拉伸强度提高到63MPa。PP/PA无PMA存在时，PP呈光滑的圆球存在，材料断面上的PP颗粒或被拉出留下空洞，或被保留而呈突出物。而当加入少量的MPP后断面无此现象，说明两相的结合力得到了加强。一般认为MPP中的酸酐基团与PA中的酰氨基团发生化学反应，形成了共价键，因而大大地加强了两相的结合力。

在上述体系中加入无机填料可使材料的机械性能、耐热性能进一步提高。如在PA6/MPP (60/40) 的体系中加人30%的云母和20%的玻纤进行复合，该复合材料的弯曲强度为190MPa，弯曲模量为11400MPa，热变形温度为201℃，吸水率为2. 2%。

MPP对聚丙烯/聚酯(PP/PET) 也有很好的增容性。这是由于聚酯中的端羟基能和马来酸酐的酐基发生酯化反应形成共价键。向1：1的PP/PBT共混物中加人1%的MPP，可使PBT的颗粒半径由17~18μm下降到2.5μm。

②聚丙烯己内酯接枝物(PP-g-PCL)。聚己内酯能与许多聚合物有很好的相容性，因此，PP-g-PCL也能与这些聚合物相容，可作为大分子的相容剂以提高PP与PC、PET、PVC、PVCl₂、SAN等共混物的性能。共混物在接枝物的作用下形成了分散均匀的聚合物合金。它们的光学显微照片和ESM照片清楚地表明了该接枝物使本来根本不相容的两种聚合物变得非常相容。

③聚丙烯苯乙烯接枝物(PP-g-PSt)。PP/PSt 共混体系的SEM照片表明在相容剂的作用下共混物的分散性比无相容剂时要好的多。将PSt接枝到PP上使之与PPE进行相容性共混，共混物的韧性、表面硬度和ABS相近，但成本降低很多。

大分子偶联剂

含有强极性基团的MPP和PP-g-PAA接枝物与无机材料如碳酸钙、滑石粉等有很强的作用力，因而可作为这些复合材料的大分子偶联剂。接枝聚丙烯在这一领域里的应用也非常活跃。

研究表明，加有MPP的PP/CaCO₃体系中，两相界面的结合力明显增加，降低了蠕变屈服和蠕变速率，提高了拉伸屈服应力，使复合物的拉伸强度、缺口冲击强度分别提高23%和5倍。用SEM观察材料的界面，发现MPP能改善基体与CaCO₃的粘合性，这可能是聚丙烯接枝物中的羧基可与CaCO₃形成氢键或酯键，因而聚丙烯与CaCO₃的相容性得到了明显的改善。用PP-g-PMAA作偶联剂还可用于PP/高岭土体系及PP/粘土体系。

除了作相容剂、偶联剂使用外，聚丙烯接枝物本身的机械性能也比接枝前有相当的提高。合成的聚丙烯酸类接枝物和马来酸酐接枝物，其拉伸强度比原来提高30%~50%，断裂伸长率提高100%左右。

耐热性能

由于接枝后的聚丙烯中含有极性基团，且分子链中的叔氢原子被取代一部分，故接枝物的耐热性得到了明显的提高。

用辐射法把几种单体接枝到聚丙烯纤维上，这些纤维的熔点都得到了明显提高。其中以乙烯吡咯酮接枝物提高最多，当其接枝率为18%时，熔点可达300°C以上。合成的聚丙烯的丙烯腈接枝物(PP-g-PAN) 和聚丙烯的甲基丙烯酸甘油酯的接枝物(PP g PGMA)，它们的分解温度分别为298℃和423℃。在PP-g-PGMA中加人极少量的抗氧剂，接枝物可在144℃稳定54~122h，而纯聚丙烯只能稳定2h。