聚丙烯的開發(fā)應(yīng)用綜述

蔣余想，周建新，周新軍，邱海芳

（1.江蘇索普工程科技有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.江蘇索普（集團）有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

0 引 言

聚丙烯（PP）具有優(yōu)異的剛性、韌性、耐化學(xué)性和耐溫性，PP 生產(chǎn)規(guī)?？焖僭鲩L，并逐步占領(lǐng)塑料行業(yè)其它塑品市場。丙烯主要來源于石油化工裂解生產(chǎn)乙烯裝置的副產(chǎn)品，丙烯在Ziegler-Natta 催化劑作用下高溫加聚合成PP，再經(jīng)注塑成型或擠出成型。

PP 注件包括汽車飾件、通風(fēng)部件、瓶、桶、容器、工具把手、廚房用具、洗衣機蓋基小型船體等。PP 經(jīng)吹塑、噴紡、扁絲和原纖化，大量應(yīng)用于紡織行業(yè)。PP 經(jīng)擠出制成片材、板材、管件，在化工、電子、食品包裝、工程澆注和日常生活中廣泛應(yīng)用。

純PP 是線性聚合物，工藝不同，生產(chǎn)的PP分為等規(guī)PP、間規(guī)PP 和無規(guī)PP 等，其制品的剛性和韌性差別較大。通過在單體中添加改性物、共混、共聚、增粘、接枝等方法，可改善PP 的力學(xué)性能、阻隔性能和可加工性能。

PP 在我國發(fā)展較晚，應(yīng)用卻較多。工信部在《石油和化學(xué)工業(yè)“十四五”發(fā)展指南》中已將碳基材料納入“十四五”原材料工業(yè)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，推進了碳基新材料的高級化和產(chǎn)業(yè)化。

1 應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 改性發(fā)泡阻燃材料

純PP 是一種形態(tài)多樣的半結(jié)晶球晶聚合物，熔體強度低、應(yīng)變硬化弱、脆性大、斷裂韌性低，需通過改性來強化熔體強度。

在制備發(fā)泡材料時，如向PP 基體中添加彈性體三元乙丙橡膠（EPDM），可改善PP 發(fā)泡材料的泡孔形態(tài)。試驗表明，加入EPDM，改善了復(fù)合材料的儲能模量和損耗模量。

當添加EPDM質(zhì)量分數(shù)為10%～25%時，其發(fā)泡質(zhì)量較理想；添加20%EPDM發(fā)泡注塑成型制得的微發(fā)泡PP/EPDM復(fù)合材料，PP 發(fā)泡材料的加工溫度在180 ℃～195 ℃，復(fù)合材料的黏彈響應(yīng)和拉伸應(yīng)力顯著提高，改善了PP 復(fù)合材料的發(fā)泡質(zhì)量。

PP 具有良好的機械性能、易加工、密度低、耐化學(xué)性等特點，應(yīng)用廣泛。PP 直接加工受結(jié)晶速度的影響，導(dǎo)致其制品透明性與光澤度較差，常采用不同助劑改性來改善PP 產(chǎn)品的光學(xué)性能和力學(xué)性能。

添加助劑會影響結(jié)晶行為，結(jié)晶溫度升高，結(jié)晶速度加快，過冷度減小，晶體形成更完全。當質(zhì)量含量為助劑NX8000K 0.60%、DHT-4A 0.04%、TAS-2A 0.3%、抗氧劑1010 與抗氧劑168 質(zhì)量比為1.0∶1.6 時，顯著改善了PP 的光學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，滿足實際需要。

PP 聚合物受雜質(zhì)影響較大，常添加α 型成核劑縮小球晶尺寸，有效提高材料的結(jié)晶度、結(jié)晶點溫度，增加材料的透明性及力學(xué)強度。

比較了添加山梨醇衍生物、雙環(huán)二羧酸鹽類、取代芳基雜環(huán)磷酸鹽類3 種類型的α 型成核劑及其用量對醫(yī)用聚丙烯的影響。3 類成核劑都能有效提高聚丙烯結(jié)晶點的溫度，不同程度的降低了樣品的霧度。

山梨醇類成核劑吸收最小，霧度下降最明顯，雙環(huán)二羧酸鹽類成核劑對提高結(jié)晶點最明顯。輕質(zhì)高比強度和比模量的功能復(fù)合材料，可部分替代金屬材料，實現(xiàn)車身輕量化，有利于汽車工業(yè)節(jié)能減排、降低成本。

采用電化學(xué)氧化和環(huán)氧上漿法改性碳纖維，調(diào)整了碳纖維表面的形貌結(jié)構(gòu)，提高碳纖維的表面粗糙度，表面羥基、羧基含氧基團數(shù)量增加，大幅增強了界面結(jié)合性能。處理后的碳纖維/聚丙烯復(fù)合材料的界面剪切強度顯著增加。

玻璃纖維能增強阻燃聚丙烯材料的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能，但玻璃纖維存在“燭芯效應(yīng)”，可通過添加增溶劑阻燃劑復(fù)配以實現(xiàn)玻纖與復(fù)配阻燃劑之間的協(xié)效。

將膨脹型阻燃劑（MPAL）與八乙烯基倍半硅氧烷（OV-POSS）復(fù)合，抑制玻纖“燭芯效應(yīng)”。將增容劑馬來酸酐接枝聚丙烯（MAPP）引入阻燃玻纖增強PP 復(fù)配體系，組成阻燃玻纖增強PP 阻燃劑。

當玻纖質(zhì)量分數(shù)增至30%時，可達垂直燃燒UL94V-0 級別，極限氧指數(shù)為28.7%。增加質(zhì)量分數(shù)5%的MAPP 增容劑，阻燃玻纖增強PP 材料的力學(xué)性能最佳，阻燃性能也稍微改善。

車用行業(yè)要求設(shè)計制造節(jié)能減排和輕量化。高結(jié)晶型二元共聚聚丙烯/二氧化碳（PP/CO2）型環(huán)保輕質(zhì)材料發(fā)泡聚丙烯性能優(yōu)異，逐漸替代傳統(tǒng)的三元共聚聚丙烯材料，在車用領(lǐng)域已大量應(yīng)用。

將質(zhì)量分數(shù)0.05%的硼酸鋅、0.06%的油酸酰胺和0.3%的抗氧劑加入聚丙烯粒子中，高混熔融混煉、拉絲、切粒，粒子與水、成核劑和填料，在攪拌升溫、升壓作用下，迅速膨脹成發(fā)泡聚丙烯珠粒，將其預(yù)壓入模成型。制備的發(fā)泡聚丙烯泡孔結(jié)構(gòu)更完整、成型能耗降低，制件收縮率匹配度更優(yōu)，綜合性能提升。

作為汽車內(nèi)飾材料，PP 的抗靜電性差，因此，常添加抗靜電劑以改善抗靜電性。將PP 和熱塑性彈性體聚醚嵌段聚酰胺(PEBAX)進行熔融共混，在超臨界CO2中發(fā)泡，即制得PP/PEBAX 發(fā)泡材料。升高溫度或壓力，材料的發(fā)泡倍率變大，在較低的溫度或壓力下，混合物中PP 含量高，發(fā)泡效果較好。當PEBAX 含量＞50%時，共混物可用作抗靜電材料。

PP 易燃，故需阻燃改性。向無規(guī)共聚高熔體強度聚丙烯（E02ES）樹脂中添加無鹵膨脹阻燃劑IFRBrici 和助劑，共混熱塑改性，擠出造粒壓片，制得阻燃發(fā)泡聚丙烯型材（IFRE02ES）。放入發(fā)泡模具中，導(dǎo)入超臨界二氧化碳發(fā)泡劑，完成無鹵阻燃發(fā)泡聚丙烯材料注模。

當IFRBrici 添加質(zhì)量分數(shù)為20%～25%時，發(fā)泡材料的泡孔結(jié)構(gòu)均勻完整，無明顯孔壁破損。當IFRBrici 添加量為25%時，LOI 值為31.7%，力學(xué)性能和保溫性能與通用聚丙烯發(fā)泡材料接近，阻燃性能和發(fā)泡性能良好。

鹵系阻燃劑在阻燃燃燒時釋放有毒、有害物，盡管阻燃效果較高，已在淘汰之列。PP 來源廣，但極限氧指數(shù)（LOI）較低，阻燃效果差。

含硫基團的聚合物和含磷基團的聚合物都具有很好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性，將季戊四醇、三氯氧磷、雙酚-S 摻和到PP 中，合成新型環(huán)保磷硫型復(fù)配協(xié)效型阻燃劑（FR）復(fù)合材料。

當復(fù)合材料中FR 添加量達到20%時，復(fù)合材料達到垂直燃測試UL94V-1 等級，LOI 高達24.6%，熱穩(wěn)定性和抗沖擊韌性良好，大幅提升了抑煙性能，降低了火災(zāi)危險性。

聚丙烯的耐化學(xué)性良好，但阻燃性能較差。在PP 材料中添加膨脹型阻燃劑（IFR），來改良復(fù)合材料阻燃性能；添加少量有機蒙脫土（OMMT）和聚烯烴彈性體（POE）協(xié)同增韌改性，彌補復(fù)合材料降低的沖擊韌性。

當IFR 的質(zhì)量分數(shù)在20%～25%范圍內(nèi)時，添加質(zhì)量分數(shù)為0.5%的OMMT 和質(zhì)量分數(shù)為15%的POE 時，復(fù)合材料的沖擊強度約是添加前的6 倍。復(fù)合材料的熔體質(zhì)量流動性好，在阻燃領(lǐng)域的前景廣闊。

1.2 多元共聚材料

在一定溫度和壓力下，將聚乳酸（PLA）共混到PP 樹脂中,制成PP/PLA 共混膜，將碳纖維平紋織物與共混膜疊層熔融浸漬與熱壓固化成型,制備出碳纖維增強的共混復(fù)合樹脂材料。

材料經(jīng)沖擊、彎曲、拉伸等力學(xué)性能測試，樹脂體系中，隨著PLA 用量的增加，復(fù)合樹脂材料的沖擊強度和彎曲強度呈波浪走勢。當PLA 質(zhì)量分數(shù)為60%時，復(fù)合材料的強度最高，綜合物理力學(xué)性能最優(yōu)。

將干燥的PP 與乙烯-辛烯共聚物（POE）按質(zhì)量配比共混，熔噴制備PP/POE 非織造材料，裁剪成片，浸泡在納米CuO 的乙醇液中，超聲分散，加熱真空干燥。

獲得的載有CuO 的PP/POE 復(fù)合熔噴非織造材料在軟脂酸-無水乙醇中超聲溶解，再加熱真空干燥，制得CuO/PP/POE 復(fù)合熔噴非織造材料。

試驗表明，載CuO 后的復(fù)合材料結(jié)晶度下降，熔融和結(jié)晶溫度影響不明顯，提高了吸油率。添加質(zhì)量分數(shù)為15%POE 的熔噴非織造材料，對機油的吸油率可達9.2 g/g，對硅油的吸油率可達9.4 g/g，增加了斷裂強力，降低了斷裂伸長率。

將高濃度過氧化物母粒加入傳統(tǒng)聚丙烯樹脂中，以提高共混熔融紡絲的結(jié)晶度，調(diào)節(jié)PP 樹脂的分子量及其分布，制得可控制降解的高流動性聚丙烯。

試驗表明，添加質(zhì)量分數(shù)0.35%的過氧化物母粒，均聚PP140 的結(jié)晶度最高，而添加過氧化物母粒含量增至0.61%時，反而增加PP 樹脂的分子量，弱化了降解效果，結(jié)晶能力下降。改性后的PP 熔體流動性提高，PP 纖維熔融紡絲的連續(xù)性增加，減少了斷絲。

1.3 接枝共混改性材料

PP 基具有的熱熔膠成本低、綜合性能優(yōu)良、易于加工和使用等特點。PP 熱熔膠缺乏極性，粘接性能較差。熱熔膠粘接劑需加熱至流動狀態(tài)來完成粘接。

在PP 材料中引入馬來酸酐（MAH）接枝單體，在過氧類引發(fā)劑引發(fā)下，接枝反應(yīng)并擠出熱熔膠。MAH 對PP 共聚改性的PP 熱熔膠對粘接有積極效應(yīng)，織物樣品的剝離強度優(yōu)于薄膜樣品，引入乙烯基提高了接枝率。

聚乙烯蠟（PEW）常采用共聚、氧化、接枝等化學(xué)方法改性。以甲苯為界面劑，在過氧化苯甲酰引發(fā)下，與甲基丙烯酸甲酯（MMA）接枝反應(yīng)，在PEW 碳鏈上引入羰基、羧基、酰胺基、酯基等極性基團改性，固相接枝到PP/ 滑石粉復(fù)合材料中。加入改性的PEW，改善了PP/滑石粉復(fù)合材料的分散性能和力學(xué)性能。

甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）含有環(huán)氧基團，能夠與羥基、羰基和胺等活性基團作用，作為增容劑和黏結(jié)劑用于合成和改性。

亞臨界二甲醚（DME）具有高傳質(zhì)和高溶解特性，以其為溶脹劑，在偶氮二異丁腈（AIBN）引發(fā)下，PP 與GMA 和苯乙烯（St）在55 ℃溶脹3 h，升溫至85 ℃接枝反應(yīng)3 h，制得接枝產(chǎn)物PP-g-（GMA-co-St）的相對接枝率為5.86%。接枝St 能有效抑制PP 交聯(lián)和降解，用量比為m（PP）∶m（GMA）∶m（St）∶m（AIBN）=100.0∶10.0∶10.0∶0.6 時，產(chǎn)物性能最優(yōu)。

PP 無紡布用于制備一次性衛(wèi)生用品，易于加工，力學(xué)性能和穩(wěn)定性好。PP 無紡布親水性差，采用紫外光輻照技術(shù)在其表面改性和化學(xué)接枝抗菌整理，得到抗菌PP 無紡布。當添加體積分數(shù)8%的β-丙烯酰氧基丙酸和1%的二苯甲酮時，紫外光輻照60 min，其親水性和抗菌性均能達到相關(guān)標準要求。

1.4 增黏復(fù)合改性材料

無規(guī)共聚聚丙烯（PPR）具有良好的安全性、耐腐蝕性、可加工性，且使用壽命長，但PPR 在高溫、高壓下使用，性能和壽命影響較大。

亞胺改性的黏合性聚烯烴（AMDER），與結(jié)晶改善型無規(guī)共聚聚丙烯（PP-RCT）和聚乙烯醇（PVA）均具有優(yōu)異的熱熔黏合性。將三者進行熔融共混，即制備出AMDER/PP-RCT 增黏改性的聚丙烯。

引入AMDER，形成了3 層復(fù)合材料，并未改變?nèi)垠w的結(jié)晶溫度與結(jié)晶度，增加了PP-RCT 的流動性，有效地降低了PP-RCT 的塑化時間和平衡扭矩。

當熔融共混物中ADMER 的質(zhì)量分數(shù)在25%～33%范圍內(nèi)時，PP-RCT 與ADMER 在亞微觀尺寸的相態(tài)分布均勻；當共混物中AMDER 的質(zhì)量分數(shù)達到33%時，剝離強度快速增加，共混物的流動性降低。

在制備PP 的過程中，須加入Ziegler-Natta 催化劑或茂金屬催化劑，產(chǎn)物主要為線型結(jié)構(gòu)聚丙烯(LPP)，熔體強度較低。可通過輻射或化學(xué)引發(fā)，添加接枝單體改性引入長支鏈結(jié)構(gòu)，熔融擠出制備長鏈支化聚丙烯(PP)。

僅將苯乙烯作為助單體添加到PP 中，用量較大，成本較高。肉桂酸甲酯和二乙烯苯低毒價廉，少量二乙烯苯能有效地提高改性效果。

將馬來酸酐、肉桂酸甲酯和二乙烯苯添加到PP 中，形成了多單體新型復(fù)配體系，可減少苯乙烯的使用量。應(yīng)用于發(fā)泡中，產(chǎn)品的泡孔孔徑減小，泡孔的密度和發(fā)泡倍率明顯上升，泡孔的結(jié)構(gòu)更規(guī)整。

1.5 混凝土復(fù)滲材料

普通混凝土材質(zhì)簡單、延展性較差、成本低。在使用過程中強度相對較低，力學(xué)脆性易開裂，圍巖護坡耐久性差。

近年來，諸多新型混凝土材料相繼問世，并得到廣泛應(yīng)用。特別是改性纖維混凝土，具有優(yōu)良的物理和力學(xué)性能，能有效地抑制混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生，明顯改善了混凝土的韌性、抗彎、抗沖擊性能。

將按一定配比制備的改性纖維混凝土應(yīng)用于隧洞圍巖護坡，其塌落度指標（保水性，流動性和粘聚性）明顯得到改善，內(nèi)應(yīng)力明顯減小，有效地改善了混凝土的抗?jié)B、放水以及抗凍性能，提高了應(yīng)用安全性。

聚丙烯纖維分為粗纖維和細纖維，通過單摻或混摻摻入到混凝土中，制成聚丙烯纖維混凝土（PFRC）構(gòu)件。荷載多尺寸聚丙烯纖維后，粗細纖維形成了三維空間的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，能夠相互協(xié)同作用，混凝土的抗氯離子的滲透性能明顯，提高了其阻裂效果。

為改善混凝土的耐久性、韌性和延展性，提高混凝土制品的能量吸收能力，可在澆筑混凝土?xí)r添加橡膠顆粒、添加鋼纖維(MS)、PP 和混雜纖維(MS+PP)。

研究滲入纖維對混凝土性能的影響，試驗結(jié)果表明，較大量的橡膠顆粒與周圍混凝土的黏結(jié)較弱，降低了坍落度值，易受溫差影響使混凝土不可逆開裂。加入纖維也會降低混凝土的坍落度，隨著聚丙烯纖維含量的增加，新拌混凝土的坍落度降低。

摻入MS 纖維，可提高試件的密度，當摻入0.9%MS+0.1%PP 時，混雜纖維混凝土具有較高的抗壓、劈裂抗拉強度和彈性模量，試件的密度最大，0.1%PP+0.9%MS 混雜纖維為纖維組合最佳。

混凝土因塑性收縮和干縮導(dǎo)致注件裂縫、抗?jié)B性驟降，使得筋體加速銹蝕。PP 纖維具有疏水性、低彈模、耐久性、強度高、延性好等特點，摻和到混凝土中，可提高混凝土的塑性和抗拉性能，改善其抗開裂、抗收縮性能。

為保證漿體能充分包裹骨料和纖維在混凝土中的有效分散，當PP 纖維的體積率＜0.3%，摻量為2.5 kg/m3時，制品的綜合性能最優(yōu)。

自密實輕骨料混凝土（SCLC）是一種新型高性能混凝土，但輕骨料混凝土脆性突出、抗拉強度低。添加鋼纖維和聚丙烯纖維改性SCLC，能阻裂、增韌SCLC，有效改善混凝土的材料性能。

單摻量鋼纖維和聚丙烯纖維均能明顯提高SCLC 的抗拉強度。鋼纖維能增加SCLC 的彎曲韌性，但會降低混凝土的抗壓強度。

適量混雜纖維改性自密實混凝土，在混凝土中形成三維纖維網(wǎng)，可顯著提高SCLC 的抗壓強度及抗拉強度，發(fā)揮正協(xié)同阻裂作用，延長養(yǎng)護齡期至28 d。SCLC 的骨料-基體界面區(qū)微觀結(jié)構(gòu)密實度明顯提高，界面區(qū)結(jié)構(gòu)更致密，輕骨料與基體黏結(jié)更緊密。

現(xiàn)代水泥混凝土路面要求能承受重載負荷，且耐受浸蝕。普通水泥混凝土構(gòu)筑的路面抗彎拉強度差、剛性大和脆性高，因此，需要對水泥混凝土進行改性。

水灰中含有納米二氧化硅，添加水灰和聚丙烯纖維素可有效減少混凝土內(nèi)部的裂紋，改善其收縮應(yīng)力。

添加納米二氧化硅，可提升混凝土的抗壓強度；添加聚丙烯纖維，可顯著提升混凝土的劈裂抗拉強度和抗折強度。

當摻量聚丙烯纖維為0.1%、納米二氧化硅為1.4%時，形成了致密的骨架結(jié)構(gòu)，雙摻量達到了最佳，其改性混凝土的綜合強度亦達到了最佳。

纖維改性能有效降低混凝土注件表面的最大拉伸和壓縮應(yīng)變，分散注件表面的應(yīng)力，抗應(yīng)變能力和抗變形能力均有所提高。

水泥中摻入硅烷偶聯(lián)劑KH550，可加固高含水量軟土干縮開裂。采用硅烷偶聯(lián)劑KH550 改性PP 纖維，向混凝土中摻入摻量為1%的該改性PP纖維，澆筑注件的表面未出現(xiàn)細微裂紋，其微觀結(jié)構(gòu)和粘結(jié)性能更好。

水泥能與丁苯膠乳(SBR)反應(yīng)生成聚合物薄膜，由于附著力強，使分子間的粘聚力提高，從而降低了混凝土的酸蝕、孔隙率和吸水率。混凝土中添加聚丙烯纖維(RPF)能顯著提高混凝土的延展性、抗裂性和穩(wěn)定性。

將再生RPF 和SBR 協(xié)同滲加到混凝土中，進行酸蝕試驗比較，改性后的混凝土力學(xué)性能和酸蝕耐久性顯著改善。最優(yōu)摻量為RPF1%、SBR15%，改性混凝土的抗壓、劈裂抗拉和抗彎強度均比改性前顯著提高。

在惡化的采礦作業(yè)環(huán)境中，噴漿支護是快速支護的有效手段。將聚丙烯纖維添加到噴射混凝土材料中，對軟巖巷道實施噴漿支護，與一般混凝土相比，凝固后的混纖維混凝土制件的強度和力學(xué)性能均明顯提升，保障了圍巖巷道的穩(wěn)固性和礦體回采連續(xù)安全生產(chǎn)。

由堿激發(fā)的粉煤灰型水泥泡沫混凝土砌塊(AFC)收縮較大，硬化慢，強度低，添加PP 纖維增強材料對APC 改性，PP 纖維能夠均勻分布在泡沫混凝土中，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。增加PP 纖維摻量，改善了AFC 的孔徑大小分布和孔圓度，有效改善了AFC 的收縮和抗裂性能、孔結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，AFC的抗壓強度和干、濕密度下降，PP 纖維與硬化漿體粘結(jié)效果較好，表面裂紋消失。

橡膠混凝土具有輕質(zhì)高彈、吸聲隔熱、減震耐磨、抗?jié)B、抗沖擊等特點，廣泛應(yīng)用于城際公路、城市步道等公用工程中。但在高寒低溫地區(qū)，受凍融作用和荷載承壓的影響，其抗凍性能變差，從而影響其服役壽命。

在橡膠混凝土中添加鋼纖維，能改善材料的凍融性能。聚丙烯纖維與橡膠混凝土具有協(xié)同效應(yīng)，提高混凝土的斷裂性能，提升了橡膠混凝土的抗凍性能。摻量1.80%聚丙烯時，橡膠混凝土的抗凍性能最優(yōu)。

1.6 復(fù)合纖維材料

樹脂和纖維均具有優(yōu)異的功能特點，通過復(fù)配和熱塑制成復(fù)合材料。但兩者表面基團極性差距較大，纖維表面表現(xiàn)為較強的親水性，樹脂表面表現(xiàn)為疏水性，使得復(fù)合材料界面的結(jié)合性能變差，從而降低了力學(xué)性。

為改善復(fù)合材料的相容性，可在PP/劍麻纖維(SF)復(fù)合材料中，如羥基、環(huán)氧化物、氨基等合適的端基，添加超支化聚合物(HBP)，如超支化聚酯(H101)、超支化環(huán)氧樹脂(E102)，復(fù)合材料的拉伸、彎曲及沖擊強度均不同程度地提高，基體與纖維結(jié)合得更緊密。

與PP/SF 復(fù)合材料相比，當H101 含量為4%時，彎曲強度達到最高值；而當E102 含量為10%時，沖擊強度提高了72.24%。

為增強PP 的剛性和韌性，在熔融浸漬時向PP中添加適量的長玻璃纖維和相容劑馬來酸酐(MA)，制得馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)的長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料(LFTPP-G)。

LFTPP-G 粒子經(jīng)注塑成型，相容劑的加入改善了玻璃纖維與樹脂的界面結(jié)合，塑件的力學(xué)性能和韌性大幅度提高。

當添加玻璃纖維質(zhì)量分數(shù)為40%～50%，相容劑PP-g-MAH 質(zhì)量分數(shù)為2%時，控制牽引速度為30 m/min，制得的復(fù)合材料LFTPP-G 綜合力學(xué)性能最好，其缺口沖擊強度是純PP 樹脂的13 倍多。

長玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料具有質(zhì)輕、優(yōu)異的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，在汽車等領(lǐng)域被大量使用。但當長玻璃纖維質(zhì)量含量約為30%時，導(dǎo)致熱塑過程中出現(xiàn)嚴重的翹曲現(xiàn)象，影響材料的外觀和使用。

向復(fù)合材料中引入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和乙烯-辛烯共聚物(POE)，可提升材料熱注時的沖擊強度和彎曲模量。

微注塑產(chǎn)品對微注塑原料的要求較高，在微注塑過程中，要考慮熔體的表層和芯層的纖維取向、流動速度和溫度分布。

選取玻纖增強聚丙烯(GFRPP)，采用多型腔微注塑成型技術(shù)，研究高速注塑和低速注塑時，GFRPP 熔體在注射速度、剪切熱、滯流層、冷凝層、溫度梯度等方面對表層—芯層—表層結(jié)構(gòu)注件性能的影響。

低速注塑時，纖維取向明顯，加劇了塑料熔體溫度與流動速度的偏移；高速注塑時，高剪切熱減弱了GFRPP 熔體的纖維取向，側(cè)偏移幅度大為降低。

竹原纖維被稱為“天然的玻璃纖維”，開發(fā)竹資源，竹纖維增強復(fù)合材料替代碳纖維和玻璃纖維，是理想的汽車內(nèi)飾件材料。

將竹材預(yù)先用堿水浸泡和蒸煮預(yù)處理，機械盤磨獲取長徑比較大的竹原長纖維(LBF)，以LBF 為增強相，與PP 等質(zhì)量混煉，在190 ℃、8 MPa 層積模壓20 min，制得LBF/PP 復(fù)合材料，具有較好的力學(xué)性能和耐水性能。

共聚聚丙烯(coPP)和等規(guī)聚丙烯(iPP)為聚丙烯的2 種高聚物，其取向性和伸縮性差異很大。以iPP 為芯層占60%，coPP 為表層占40%，復(fù)合擠出制備復(fù)合同心圓坯，再經(jīng)口模拉伸，即得到了高強高模的PP 自增強復(fù)合線材。將其與預(yù)制的coPP 薄板熱壓成型，即得到了全聚丙烯的coPP-iPP 高強復(fù)合板材。

當復(fù)合板材中2 種高聚物用量相等時，復(fù)合板材的緯向拉伸強度、彎曲強度達到高值，取向結(jié)構(gòu)增加，顯著提高了力學(xué)性能。coPP 與iPP 相容性良好，利于復(fù)合板材的回收利用。

汽車實現(xiàn)輕量化，要求使用的材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的耐腐蝕性，使成型整體化。玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料質(zhì)輕而比強度高，采用雙層玻璃纖維增強聚丙烯(GFRTP)復(fù)合材料單向?qū)雍习逄娲鷤鹘y(tǒng)的金屬-纖維復(fù)合材料，并對其進行非等溫拉伸成型試驗。

升高預(yù)熱溫度可導(dǎo)致制件變薄，提高拉伸速率制件的表面質(zhì)量得到改善，當拉伸速率＞150 mm/min 時，制件會產(chǎn)生拉裂和脫層的缺陷。拉伸速率在100～150 mm/s 時，制件的厚度分布、纖維分布均勻性及其力學(xué)性能較好。

為保持PP 塑料制品在惡劣環(huán)境下綜合性能的相對穩(wěn)定，以木粉填充改性PP 基木塑復(fù)合材料。木粉的主要組成為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，與聚丙烯粒子和適量的木質(zhì)素磺酸鈉混合，熱塑成聚丙烯基木塑復(fù)合材料。

當木粉中木質(zhì)素質(zhì)量分數(shù)提高到13%時，拉伸強度高達42.5 MPa，彎曲強度達到78.5 MPa，但沖擊強度開始下降。

提高木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)，其熱降解溫度和最大熱降解溫度明顯提高，有效地提高了材料的熱性能。經(jīng)紫外光加速老化試驗，隨著木粉中木質(zhì)素質(zhì)量分數(shù)的提高，復(fù)合材料的耐潮濕、耐腐蝕、防蟲蛀、易加工等性能有所改善，但其拉伸強度下降，表面裂紋增加，所以，木質(zhì)素的存在會加速材料的老化。

1.7 其它功能材料

超細纖維結(jié)構(gòu)的PP 熔噴無紡布，過濾性能優(yōu)異、產(chǎn)量高、加工工藝簡單，是理想的過濾材料。選用高流動性的PP 顆粒，添加含自由基降解劑，調(diào)節(jié)熱風(fēng)壓力、計量泵流量以及物料體系，熔噴法可獲得具有超細纖維結(jié)構(gòu)的聚丙烯熔噴無紡布，實現(xiàn)較高的過濾效率。

PP 熔噴塑料和PP 熔噴纖維應(yīng)用在口罩上，表現(xiàn)出優(yōu)越的塑化功能和過濾功能，在防疫領(lǐng)域功不可沒。但PP 熔噴塑料起始塑化溫度較高，溫度區(qū)間較窄，而PP 熔噴纖維的起始塑化溫度較低，溫度區(qū)間較寬，塑化和結(jié)晶行為差異明顯。

采用化學(xué)熱降解法，添加相對分子質(zhì)量低的聚合物進行改性，在PP 熔噴纖維制造過程中采用惰性氣體保護，生產(chǎn)口罩過濾層熔點的較低，有利于降解。

PP 易加工成型，其導(dǎo)熱、耐熱和耐老化性能差，石墨烯具有高導(dǎo)熱、導(dǎo)電和力學(xué)等性能。向PP 基材中適量添加石墨烯，制件可很好的滿足通信、電子器件的導(dǎo)熱、散熱要求。

尼龍6/聚丙烯(PA6/PP)在高集成化和功能化的微電子器件中應(yīng)用廣泛。在PA6/PP 雙相體系中，由于PP 纖維高度取向分布，基體自身熱導(dǎo)率差，需引入高導(dǎo)熱性填料，構(gòu)筑導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)來提高材料導(dǎo)熱性能，快速轉(zhuǎn)移微電子器件工作的過剩熱量。

將質(zhì)量分數(shù)為25%的片狀氮化硼(BN)、質(zhì)量分數(shù)為7.5%的微米氧化鋁和質(zhì)量分數(shù)為7.5%的納米氧化鋁與PA6 基體預(yù)混，再與PP 基體進行二次共混，制得了高導(dǎo)熱的新型復(fù)合材料，實現(xiàn)了局部熱量的高效擴散。

塑料制品雖便利于食品的包裝，當用來包裝生鮮產(chǎn)品時，易滋生細菌，故塑料制品的包裝安全應(yīng)引起重視。

選用抗菌性能良好的納米銅，將水合乙酸銅與水合乙酸鋅進行固相反應(yīng)，制成Cu/ZnO 無機抗菌材料。將抗菌材料與基體樹脂PP-K8003 聚丙烯粒料共混、造粒，添加硅氧偶聯(lián)劑熱塑模壓成型，制得抗菌聚丙烯板材。

采用該法制備的循環(huán)周轉(zhuǎn)箱等板材，其包裝產(chǎn)品的拉伸和彎曲強度均達到了裝運的力學(xué)性能的要求。

熱塑性聚丙烯材料的電氣性能和熱性能優(yōu)異，作為電力、電纜的絕緣材料，其環(huán)境友好性優(yōu)于交聯(lián)聚丙烯，能夠在使用后回收再利用。

對PP 材料進行改性，在合成過程中適當添加乙烯鏈段，使合成的聚丙烯分子鏈上穿插了乙烯鏈段，不僅降低了聚丙烯材料的熔點，而乙烯鏈段參與到PP 的結(jié)晶過程中，也使得PP 晶體的尺寸分布更均勻。

聚丙烯的斷裂伸長率大大高于交聯(lián)聚乙烯，且電氣強度對溫度具有更好的穩(wěn)定性，是理想的中壓電纜的絕緣材料，有利于在更高的工作溫度環(huán)境中應(yīng)用。

2 結(jié) 語

PP 作為基材制得的聚烯烴系微多孔性薄膜，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)精密過濾膜或分離膜、分隔件等，有利于醫(yī)療和防護，也有助于電力存儲智能產(chǎn)品大容量化。

通過熔融共混擠出-熱拉伸-固相拉伸-注塑成型，在增容劑作用下，PP 能與其它易成纖聚合物原位微纖化復(fù)合，經(jīng)高熔體增強改性、交聯(lián)改性和共混改性，應(yīng)用于發(fā)泡、熱成型、擠出涂布等高附加值領(lǐng)域。

PP 中添加阻燃劑，制得的含纖維阻燃性樹脂用于阻燃。由PP 等纖維復(fù)合制得的透水性土工合成材料，其過濾、防滲、隔離、加筋、防護等功效很好，市場應(yīng)用前景廣闊。