改性聚丙烯塑料的种类及用途

为了提高聚丙烯塑料的韧性和低温抗冲击性，使其成为用途广泛的近工程塑料，人们对其采用了一系列改性工艺，开发出了许多改性品种。下面简单介绍其主要的品种。

1.共聚改性PP（PPC）

共聚改性PP可分为无规共聚PP（PPR）、嵌段共聚PP（PPB）、接枝共聚PP等。其中，PPR、PPB常用作结构材料，接枝共聚PP常用于粘结剂、涂料及改性剂。本小节主要介绍PPR及PPB。共聚PP主要为乙烯-丙烯共聚物，其性能取决于乙烯含量、共聚结构、相对分子质量及相对分子质量分布。

（1）PPR的性能特点 PPR的乙烯含量一般为1%～5%（质量分数）。按需要，乙烯含量也可在5%～10%（质量分数）之间，其含量越大，结晶越困难，乙烯含量为30%（质量分数）时可成为无定形聚合物。与等规PP（IPP）相比，PPR结晶度低，熔点低，柔软，透明度高，韧性及冲击强度高，玻璃化温度及热变形温度降低，结晶速度慢，低温抗冲击性高，-20℃时才达到应用极限，但硬度、刚性、抗蠕变性都低于均聚PP（PPH）10%～15%。

PPR耐蚀性优良，在室温下酸、碱、醇、低沸点碳氢化合物及大多数有机溶剂都不能侵蚀它，对肥皂、皂碱液、水性试剂，醇等介质的耐应力开裂性优良，但液体烃、氯代有机物、强氧化剂等非极性化合物易被吸收，能引起制品表面裂纹及溶胀。

PPR电性能良好，但不及IPP，故不常用作电绝缘材料。

PPR可用常规的热塑性塑料所能采用的所有加工方法加工各类制品，制品的用途与IPP、PPB相似，利用其刚性及低温韧性可制作大型容器、周转箱、中空容器、机械零件、抗冲击及透明制品等。但PPR中存在乙烯，不易达到卫生级制品标准。

（2）PPB的性能特点 PPB的乙烯含量为5%～20%，与IPP相比，其刚性好，低温韧性好，脆化温度低（-35～-22℃），耐冲击性好。PPB的耐热性、耐应力开裂性、硬度、成型收缩率、抗蠕变性等均优于HDPE。

PPB主要用于注射机械零件、大型容器、筐、篓；吹塑中空容器；挤出电缆、电线包覆；制作薄膜、复合薄膜、粗纤维等。

（3）其他PP改性聚合物 除了共聚改性PP外，在聚合过程还可加入催化剂、成核剂等助剂制成多种改性共聚PP，实例如下：

1）高结晶PP。它具有较高的热变形温度，可达130℃，拉伸强度为26MPa，弯曲模量为2400MPa，悬臂冲击强度为30J/m，熔融指数为5.5g/10min，其力学性能、热性能均可达到通用工程塑料（如ABS、PC、PPO及GFPA）水平，而且加工流动性好。

2）茂金属催化PP。它是以锆、钛、铪等茂金属化合物为催化剂与不同规整度的PP聚合而成的改性PP，其等规度可达97%～99%，可大幅度提高PP的各项性能，如弯曲强度、抗撕裂性等，刚度比高结晶PP高30%，韧性好，间规PP抗冲击强度比IPP高一倍以上，耐热性好，熔点降低，流动性好，无规PP透光率可达96%，制品光泽，制品性能可与PC、PET相媲美，可用于制作保险杠、仪表板等制品。

3）其他，如成核PP具有高透明度、高硬度、高流动性、低收缩率等性能；高熔体强度PP具有熔体强度高、硬度及使用温度高、柔韧性好等特点；高流动性PP，熔融指数可达100g/10min，用于制作DVD盒等薄壁制品。

2.氯化聚丙烯（CPP）

CPP是PP树脂与氯气经化学反应制成的改性PP，其具有如下特点：

1）CPP外观为白色、无毒粉粒料，含水量<0.5%，密度为1.63g/cm³，150℃以下性能稳定，熔点为100～120℃，分解温度为180～190℃，可溶于除醇、脂肪烃以外的其他溶剂，硬度、耐磨性、耐酸性、耐盐水性、耐热性、耐光性、耐老化性、粘接性均较好，都优于普通PP。

2）CPP耐燃性好，含氯量高的品种可作阻燃材料，难燃，离火自熄，燃烧时发白烟有HCl气味，且呈黄色火焰，火焰下端显绿色，燃烧后变软发黑。

3）CPP与大多数树脂相容性好，主要溶解于溶剂中使用。按含氯量不同其用途也不相同。氯含量为65%（摩尔分数）的用作氯化橡胶代用品；含氯量为20%～40%的用作粘结剂，可粘接PP、PE、PVC、PA、PPO、PU、铝、铜、金、银等。CPP可用作PE、PP等制品（薄膜、注射制品）的表面涂层，具有防水、装饰、印刷作用；也可用于PP、PE等复合薄膜的粘接材料或代替玻璃纸用于香烟、磁带、糖果的包装。

3.交联PP

交联PP可提高PP的高温拉伸强度和弹性模量，改善冷脆性，耐热温度可提高20～30℃，抗蠕变性提高1.5～5.0倍，耐磨性、耐油性也有大幅度提高。

4.PP合金

PP合金可分为PP与橡胶或热塑性弹性体共混物和PP与工程塑料或极性聚合物共混物两类。合金化的PP性能可达到近工程塑料的水平，而且方法灵活，开发投产周期短，性能价格比高，投资少，所以是通用塑料工程化理想的途径。PP合金品种很多，常见PP合金的性能及应用举例如下：

（1）PP/橡胶类聚合物 合金中橡胶类聚合物为增韧剂，常用品种有EPDM（乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物、EPR（乙烯-丙烯共聚物）、SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚弹性体）、BR（丁二烯橡胶）、SBR（丁苯橡胶）、POE（茂金属化乙烯-辛烯）、POP（茂金属化乙烯-丁烯共聚物）、PP/EPDM/Ca-CO₃（ATYB）等。它们改性的作用都是提高冲击韧性，改善低温韧性，降低脆化温度，同时尽量保持了PP的优点，具有适当的刚性。其中，POE及POP增韧效果好，并具有较高的刚性及流动性，PP/EPDM（EPR）增韧效果良好，但刚性明显下降，效果不及PP/POE，为此开发了ATYB共混物以弥补刚性损失。

共混物的性能与PP原料、增韧剂品种及配方有关，共聚PP的增韧效果优于均聚PP，增韧剂含量过大或模量低，则共混物刚性损失变大。这类共混物品种很多，主要用于汽车保险杠、仪表盘、安全帽等抗冲击制品。

（2）PP/热塑性塑料 这类共混合金有PP/PA、PP/HDPE、PP/PS、PP/（PET、PBT）、PP/UHMWPE、PP/TPO、PP/EVA、EEA、SMA、PP/PC、PP/PPO等。各品种有不同的改性作用，但共混的宗旨都是实现两种共混物性能互补，克服缺点，保留优点，以期得到一种性能良好的共混合金。若干品种的性能简介如下：

1）PP/PA。该共混合金克服了PA吸水性大、加工性差，PP耐热性及韧性差的缺点，如PP/PA66的吸水性很小，热变形温度达251℃，悬臂冲击强度（缺口）达113J/m，制品热稳定性好，耐蚀性好，而且成本较低，其性能与GFPA66性能相似，可用作机电设备中的结构零件。

2）PP/PS。它是一种高韧性、高刚性、高流动性的材料。其性能随PS的含量而变化。PS含量增大，则流动性及断裂伸长率、冲击强度变小，拉伸及弯曲强度、模量增大。在PS含量为5%～25%时，其熔融指数可达10.1～14.3g/10min，拉伸强度为21.8～23.7MPa，断裂伸长率54.4%～470.5%，弯曲强度为20.1～24.1MPa，弯曲模量为801.8～965.5MPa，悬臂梁冲击强度为51.4～105.7J/m。

3）PP/（PET、PBT）。两相共混后可提高熔体强度改善加工性，降低PET的吸水性。按配比PP（65）/PET（35）的共混料，拉伸强度可达34.4MPa，拉伸模量为2410MPa，弯曲强度为53.7MPa，其模量为1980MPa，明显地提高了PP的强度及刚性。

4）PP/UHMWPE/EPDM。该合金的冲击强度比PP提高1～2倍，缺口冲击强度为26.7～57.6kJ/m²，且拉伸强度及断裂伸长率也有所提高。同时，可利用UHMWPE的优点，改善PP的耐磨性、耐热性和抗疲劳性，且具有PP加工性好的特点。

5）PP/EVA。EVA为极性聚合物，共混后可提高PP的极性，改善其印刷性、粘接性，可作为汽车配件材料，也可供表面装饰用。

6）PP/HDPE。两相共混可提高冲击强度，HDPE含量为10%～40%时，冲击强度可提高8倍之多。

7）聚丙烯热塑性弹性体（TPO）。该合金是以PP作为硬相，以EPM/EPDM为软相组合而成的。它在常温下具有橡胶的特性，高温下则有可塑性，可进行成型加工。TPO有优良的耐热，耐寒性，使用温度为-60～150℃，其耐候性好，热变形小，价格便宜，可用作汽车内外饰件、电线电缆绝缘层及建材、家电、医疗器械等。

8）PPH/EMB。EMB是由亚纳米级矿土，专用颜料和复合剂经特殊工艺制成的浓缩母粒，又称工程母粒，有不同配方及颜色的品种供应市场。EMB具有耐热、光泽、增大刚性、减少翘曲变形、着色性好、可改善制品表面质量（如无熔接痕、无黑点、无鱼眼）、无毒、无味、卫生安全（符合欧洲EN71卫生标准）、性能稳定、回料可重复利用（每次回用料<20%）等优点，但其不耐燃，为UL94-HB级。因此，PPH/EMB的耐热性好，热变形温度为130～140℃；制品高光泽，光泽度为80%～88%；刚性可达填充PP水平。而且成本低、色彩鲜艳，只要采用无毒PPH，即可制成卫生级制品，成为节能、环保，节省工序的经济型材料。可用其代替ABS、HIPS，甚至PC。但收缩率较大，达0.5%～1.7%，制品厚壁部位易发生凹痕，壁厚不匀易发生变形。同时，共混的PP，只有选用均聚PP（PPH）才有较好的效果。该材料已广泛用于家电产品中。

5.填充PP

填充PP常用的填充料有CaCO₃、滑石粉、云母、木粉、玻璃微珠（平均粒径为35μm、密度为2.5g/cm³）、硅灰石、高岭土、晶须（如硫酸镁晶须）及纳米级无机填料等。采用不同填料及配方可制成不同性能的填充PP，具有改善PP的刚性、硬度、抗热性、抗蠕变性，降低收缩率及线胀系数，调节熔融指数及密度，降低成本等各种功能。几种填充PP的性能比较见表8-11。

表8-11 几种填充PP的性能比较（性能提高百分比）(www.xing528.com)

6.增强PP（GFPP）

为了提高PP或改性PP的强度、刚性、耐热性，采用玻璃纤维增强技术是较有效的方法。增强PP的增强纤维主要用玻璃纤维，纤维长度为0.3～1mm，含量>10%～30%（质量分数）。GFPP除了可保留原PP的优点外，还能大幅度提高强度、硬度、刚性，抗蠕变性和弯曲疲劳性，有良好的耐热性及低温冲击强度。其热变形温度接近PC的，成型收缩率小，尺寸稳定性好，有优良的电绝缘及耐电弧性、耐磨减摩性和吸振消声性。与其他热塑性增强塑料相比，GF_- PP密度小，流动性好，耐蚀性好，而且价格便宜。

GFPP可用注射、挤出、真空、吹塑、旋转成型等工艺加工制品，也可进行电镀、焊接等二次加工，可代替部分价格较高的工程塑料，主要用于以下场合

1）用于制作化工用耐酸泵、阀门、管材、防腐板、蓄电池外壳、泵壳、容器、大型储槽、叶轮；耐酸、碱、盐的各种反应塔的填料；替代不锈钢作耐热、耐蚀零部件等。

2）用于制作汽车及机械零件，如汽车内装板、灯罩、电池箱、护罩等。

3）用于制作电气零件，如线圈骨架、开关支架、接插件等。

4）用于制作医学用呼吸器盖、肾透析器连接件，以及灌溉喷头、纺纱管、拉手、挡板等。

7.功能性PP塑料

PP塑料可配制成阻燃PP、导电PP、透明PP等功能性PP塑料。

（1）阻燃PP 在PP塑料中加入溴化物及三氧化二锑、过氧化二异丙苯、Al（OH）3等阻燃材料后可配制成阻燃PP，OI值达26%～27%，可达UL94V-O、V-2水平，并且还可保持良好的力学性能、电性能，提高耐热性，降低收缩率。不同配方可配制成耐热刚性、耐冲击等品种。其用途广泛，可作电视机组件、通气管、排气管、电气零件、汽车零件、风扇及电动机壳等。

（2）导电PP 在PP中加入石墨、碳纤维等导电材料后可制成复合结构的导电塑料。其电导率达1.0S/cm，可制作小导体零件、温度传感器及防静电材料等。

（3）透明PP 透明PP自20世纪80年代开发至今发展很快。国内外应用市场的需求量迅速增长，因此国内外生产商的研发和生产热情很高，至今不仅生产供应及使用量很大，而且品种及性能不断扩大和更新提高，可代替PET、PVC、PS等树脂，目前已发展到第三代。各代透明PP性能比较见表8-12。

表8-12 各代透明PP性能比较

市场上供应的透明PP品种很多，其光学性能及力学性能与采用的原料品种、透光剂、增韧剂等品种关系密切。PP原料应选用无规共聚PP，其光学性能、抗冲击性、低温抗冲击性等都比均聚PP好，见表8-13。此外，透明剂、增韧剂对塑料的雾度、抗冲击强也有影响，应选用匹配的品种。

表8-13 无规共聚PP与均聚PP性能比较

1）综合性能。透明PP质轻价廉，有刚性、韧明塑料的性能对比见表8-14。性及强度，且阻湿、可回收性好。透明PP与其他透

表8-14 透明PP与其他透明塑料的性能比较

2）加工性。透明PP的加工性良好，选用不同MI值的塑料可供注射、挤出、吹塑、热成型等工艺加工。

①注射成型。成型温度对透光度影响极大，熔体温度必须控制在200～240℃内，超过240℃则发生分解，而低于200℃则透明剂未发挥作用会降低透明性。模具温度为20～60℃，型面应抛光达镜面等级，冷却水道分布均匀，以保证制品均匀冷却。由于成核速率快，应采用快速注射，对薄壁制品应采用高压快速注射，熔体温度为285～320℃，模具温度应更低一些（5～15℃）。但要防止型面有冷凝水。控制成型工艺条件，主要为结晶细微化。

制品的透明性随厚度的增加而下降，厚度超过1.3mm后会逐渐下降。

②挤出片材。熔体温度同样是关键因素，一般均聚透明料熔体温度为235～245℃，共聚透明料熔体温度为225～235℃，可视挤出的“熔帘”透明度来判定。冷却压光辊必须经镜面抛光，其温度对均聚料一般在110℃以下，共聚料在95℃以下，原则是片材出模后保持在未冷凝可塑状态，由冷却辊对其进行压光冷却，且保证片材不发生粘辊和流延，依此来调节温度。参考温度：上辊温度为60～75℃，中辊温度为90～105℃、下辊温度为65～105℃

③热成型。热成型时必须选择专用的片材。其中，共聚料热成型加工性比均聚料好，后者常需采用压力成型法加工制品。共聚料薄壁制品，一般用真空吸塑即可成型，理想的拉抻比为6∶1。均聚料加热温度为154～158℃。共聚料加热温度随乙烯含量而变，如上海石油化工股份有限公司的产品加热温度为138～141℃，模具温度为70～90℃。控制成型温度很重要，温度高低应视制品情况调节。温度高，则透明性下降，制品冷却后会变脆，成型片料下垂；温度低，则会导致壁厚不均。

④吹塑成型 透明PP常采用挤出吹塑、注射吹塑、注射拉伸吹塑（一步法或两步）等成型工艺加工中小型中空容器。现介绍几点注意事项：

●不同吹塑工艺必须选择相应的塑料品种，否则会使成型失效。挤吹工艺的塑料MI值宜取0.5～1.5g/10min，注吹工艺的MI值宜取2～4g/10min，注拉吹工艺的MI值则为10～12g/10min。

●挤吹工艺的成型性比注拉吹工艺差，成型条件对制品透明性和物性影响很大，不同品种应选用适当的成型温度。一般情况下，210℃左右浊度较小，光泽度较好，口模温度宜取210～220℃。口模必须镜面抛光。口模温度也可适当降低一些以利于提高透明性，但要防止模具表面产生冷凝水。熔体温度必须要保证充分塑化和使透明剂发挥作用，但也要防止物料分解。吹塑模具温度一般为20～50℃。

注拉吹成型时可用均聚PP或共聚PP。均聚PP制品具有更高的刚性、强度，但成型工艺性差，温度波动控制<±1℃，对设备及工艺要求高。而共聚PP制品低温抗冲击性差，但成型温度范围宽，易拉吹成型。

型坯注射成型工艺条件：物料温度为200～230℃，要求型坯快速冷却，一步法时要求快冷到80～100℃，模具冷却温度为15～65℃。拉伸吹塑时型坯温度为120～150℃，模具温度为35～65℃，拉伸比约为6。

●吹塑模型面痕迹对制品复印性很强，型面需抛光加工。

3）制品应用。透明PP制品的应用情况见表8-15。

表8-15 透明PP制品应用