聚丙烯（PP）作為常用的塑料材料，因其加工易、價格低、無毒無味、電絕緣性好、耐熱性能優、耐化學腐蝕、機械性能好，在生產和生活中得到了廣泛的應用。

但PP分子鏈中的甲基基團增大了PP的分子鏈剛性、降低了PP的沖擊性能。作為非極性聚合物，PP與極性樹脂、無機填料相容性較差，且具有較差的親水性、染色性、抗靜電性、粘結性；制品也具有較大的收縮率以及較差的尺寸穩定性；耐老化降解性能差，通常只能作為通用塑料使用。

通過PP改性技術解決其加工困難、對螺桿和模具磨損大、制品表面不光潔等不足等缺點，實現合成高強度、高剛度改性增強聚丙烯。改性后 PP具備優良的力學性能，可代替工程塑料、金屬、熱固性樹脂使用，尤其在碳納米管等新興晶須對PP綜合性能的提高是其他粒子或者纖維填料無法比擬的，添加量極少就能達到優良的效果，其綜合性能與成本比具有顯著的優勢，極大的拓展了聚丙烯的應用領域，替代了不能回收的熱固性工程塑料，實現資源回收利用；同等應用條件下，聚丙烯機械性能增強后使用量減少，節約資源、降低成本，使得改性增強聚丙烯可廣泛應用于高強度包裝膜及包裝箱、電子電器結構件、汽車內外飾等領域。

PP改性技術主要通過化學改性和物理改性技術提升其綜合性能。 

1.PP化學改性

通過共聚改性、交聯改性、接技改性、添加成核劑等使 PP高分子組分與大分子結構或晶體構型發生改變而提高其機械性能、耐熱性、耐老化性等性能，提升其綜合性能、擴大其應用領域。 

(1) 共聚改性

共聚改性是采用茂金屬等催化劑在丙烯單體合成階段進行的改性。當單體聚合時，加入的烯烴類單體與之進行共聚，聚合得到無規共聚物、嵌段共聚物和交替共聚物等，均聚PP的機械性能、透明性和加工流動性都得以提升。茂金屬催化劑形成的絡合物是以不規則形狀受到一定限制的過渡狀態作為單一活性中心，達到精確控制相對分子質量及其分布、共聚單體含量、主鏈上的分布和高聚物晶型結構。 

(2) 接枝改性

PP樹脂分子呈非極性結晶型線型結構，表面活性低，無極性。存在表面印刷性不良；涂布粘接不良；與極性高聚物難以共混；與極性增強纖維、填料難以相容的缺點。接枝改性是向其大分子鏈上引入極性基團，實現改善PP的共混性、相容性和粘結性，達到克服難共混、難相容與難粘接的缺點。在引發劑作用下，熔融混煉時接枝單體進行接技反應，引發劑在加熱熔融受熱時分解產生活性游離基，當活性游離基遇到不飽和羧酸單體時，促使不飽和羧酸單體不穩定鍵打開后與PP活性游離基反應形成接枝游離基，隨后通過分子鏈轉移反應而終止。PP常見的接枝改性方法有：熔融法、溶液法、固相法、懸浮法等。接枝改性后的PP分子鏈中氫原子被取代而呈現較強極性，這些極性基團使得PP相容性增強，耐熱性、機械性能大幅提升。 

(3) 交聯改性

交聯改性主要是把線型或者是枝狀的聚合物通過交聯的方法改性成為網狀結構的聚合物。PP交聯改性可以使其力學性能、耐熱性以及形態穩定性得到改善，成型周期縮短。聚丙烯交聯改性主要方法有化學交聯改性、輻射交聯改性，它們主要區別在于交聯機理不同、活性源不同；化學交聯改性是通過添加交聯助劑來實現聚丙烯改性，輻射交聯改性主要是通過強輻射或強光來實現，由于輻射交聯改性對PP厚度要求使得該法普及困難。目前硅烷接枝交聯法由于其能夠制備出性能優良的材料而發展迅速，硅烷接枝交聯法生產的PP強度高、耐熱性好、熔體強度高、化學穩定性強、耐腐蝕性能好。

2.PP物理改性

在混合、混煉過程中向PP基體中添加有機或無機助劑等得到性能優異的PP復合材料，主要包括：填充改性、共混改性等。 

(1) 填充改性

在PP成型過程中，將硅酸鹽、碳酸鈣、二氧化硅、纖維素、玻璃纖維等填料填充于聚合物中，達到PP耐熱性提高、成本降低、剛性提高、成型收縮率降低等，但PP沖擊強度、伸長率也會隨之降低。玻璃纖維作為一種性能優異的無機非金屬晶須，價格低、絕緣好、耐熱強、抗腐好，機械強度高，應用比較普遍，經玻璃纖維填充改性的PP性能得到明顯的改善，但是玻纖添加量達到30%左右時，材料的機械性能才能有明顯的提高；添加量過大時會導致部分玻璃纖維得不到充分浸漬，使聚合物基體與玻璃纖維界面的結合性能變差，導致復合材料的力學強度下降，并且隨著玻璃纖維添加量的增加復合材料的流動性能降低，導致PP成型加工工藝性能困難。 

(2) 共混改性

將PP與聚乙烯、工程塑料、熱塑性彈性體或橡膠等共混，達到提升PP性能的改性方法。共混改性是在密煉機、開煉機、擠出機等加工設備中完成，工藝過程易調控，生產周期短、耗資少，可改進PP的著色性、加工性、抗靜電性、耐沖擊性等多種性能。聚合物共混可以綜合各組分的突出性能，彌補各組分性能上的不足，共混物綜合性能明顯提升，但共混改性PP的耐低溫性、耐老化性仍然不甚理想。共混改性時，剪切力可能導致一部分大分子鏈被切斷形成自由基并形成接枝或嵌段共聚物，這些新的共聚物也可以有效的對PP起到增容作用。 

3.結束語

PP改性技術使得復合材料機械性能得到成倍的提升，極大的拓展了PP應用領域，提高了制品的性價比，推動了PP 的工程化進程，也使得PP從通用塑料拓展應用于工程塑料領域，大大拓寬了它的應用范圍。近年，PP改性技術的研究發展迅速，越來越多新型技術應用于PP改性，PP綜合性能提升明顯、應用領域不斷擴大，發展前景十分廣闊。

作者：李慶華 張峻嶺 鄧穎薇 陳梓純

來源：《當代化工研究》