PP改性知识大全(含配方).doc

PP改性知识大全（含配方）（塑料技术咨询）
P是一种常用的塑料原料，也是常用的改性原料之一，对其改性方法可分为填充改性、增强增韧改性、共混改性及功能性改性四种，以下为您详细介绍。
填充改性
无机填料：云母、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸钡等；
有机填料：木粉、稻壳粉、花生壳粉等。
填充物填量举例：
云母的添加量为40%以下，粒径在300目以上；钛酸酯偶联剂用量为云母的30%左右；硅烷偶联剂用量较少，若用丙烯酸表面处理剂时，用量可加大到5-10%。云母的长径比越大，增强效果越好。采用静态混合器、销钉型混炼螺杆、双螺杆挤出机等有助于提高填充效果。
硅灰石的用量在30-40%，粒径采用300-325目，填充后的复合材料拉伸强度降低、缺口冲击强度提高。
其他滑石粉、赤泥、重质碳酸钙等填充PP时，粘度增加较大。随切变速率增加，粘度增大现象逐渐减弱，一般可用表面处理剂如聚乙烯蜡、脂肪酸盐等及采用双螺杆挤出机。
用有机填料木粉、玉米棒芯时，应选择长径比大于15的为好，可改善韧性和负荷畸变度。
低填充时：滑石粉含量10-20%时，PP复合材料可取代ABS或高抗冲聚苯乙烯；
高填充时：滑石粉含量超过30%，只主要用于热变形温度、模量等性能要求较高的制品。
不同粒度碳酸钙在HDPE中的临界值
碳酸钙粒径
临界值/%
碳酸钙粒径
临界值/%
6.6
22.1
7.44
25.4
15.9
45.0
15.9
无增韧作用
增韧效果:随粒径的减小增韧效果越来越好

增强增韧改性
增强材料：玻璃纤维、石棉纤维、单晶纤维和铍、硼、碳化硅等，另外填料改性中的云母、滑石粉处理好时，也能作为增强材料用。
增韧配方设计注意事项：
1、弹性体与树脂的相容性要好
塑料的极性大小为：纤维素塑料＞PA＞PF＞EP＞PVC＞EVA＞PS＞PP/HDPE/LDPE/LLDPE；弹性体的极性大小为：丁晴胶＞氯丁胶＞丁苯胶＞顺丁胶＞天然胶＞乙丙胶。
高极性树脂选用高极性弹性体，低极性树脂选用低极性弹性体。
2、相容剂：适当的相容剂，可提高两者的相容性。常用的相容剂为树脂或增韧剂的马来酸酐或丙烯酸类接枝物。
3、弹性体的协同作用：不同品种的弹性体一起加入会有协同作用，如在PP增韧配方中，EPDM和ABS复合加入增韧效果好。
4、需要考虑的其他因素：透明级——MBS；阻燃级——CPE；耐候级——CPE、ACR、EVA；低成本——CPE及EVA；不同弹性体价格高低顺序为：MBS＞ACR＞ABS＞NBR＞CPE＞EVA。
5、刚性补偿：为了弥补刚性的损失，需在配方中加入碳酸钙、滑石粉及云母粉等刚性填料；还可在弹性体增韧体系中加入AS、PMMA等刚性有机树脂。
6、弹性体的加入量：一般情况下，弹性体的加入量有一个最佳值。如在PVC中加入MBS时，加入量15%为最大值。
7、协同加入加工助剂：对于弹性体加入量大的增韧配方，除ACR弹性体外，都能增加熔体的黏度。为此，大都需要加入润滑剂或加工助剂，以改善其加工性能。
8、弹性体的粒度：弹性体的粒度对增韧效果影响很大。按弹性体增韧理论，对脆性树脂如PS、PP等弹性体的粒度可相对大些；而对于韧性好一些的树脂如PVC、POM、PET等，弹性体的粒度可相对小些。
无机刚性粒子增韧配方设计举例
o PP/碳酸钙增韧体系
用1250目碳酸钙，经烷基羧酸盐偶联体系高效活化处理后，在PP(2401)中加入20%时，冲击强度可提高10%以上，对此体系，如在用主偶联剂烷基羧酸盐处理的同时，用助偶联剂改性石蜡或EPDM处理，在碳酸钙加入量达到30%时，复合材料的冲击强度会提高20%以上。
o PP/高岭土增韧体系
用一种改性的环氧树脂类界面改性剂对高岭土表面进行处理，随填充量的增加，PP的冲击强度急剧升高；当加入量为30%时，复合材料的缺口冲击强度比未处理高岭土填充的提高20%。
o 沉淀BaSO4
为使沉淀BaO4能够较好地包覆，并很好地分散在PP中，需用偶联剂和分散剂对其进行表面处理和预分散。在30%加入量时，经过处理可使其冲击强度提高近2。
o 纳米填料
指粒度小于100nm的一类填料，随填料加入量的增大，拉伸强度和冲击强度呈抛物线变化。开始随加入量增加而增大，达到一个最高峰值后，随添加量增加而下降。纳米填料的增韧改性存在一个最佳加入量，一般在10份以下，与最佳加入量对应的冲击强度会成倍增长。
o 碱土金属盐
在PP中加入碱土金属盐，当加入量达到40份时，冲击强度达到最大值，此时冲击强度增加2倍之多。
增韧改性配方举例
原料名称
添加比例
PP（F401）
13
PP（1340）
20
丙烯酸接枝聚丙烯
25
POE（8180）
12
抗氧剂（1010）
0.1
抗氧剂（DLTP）
0.1
CaCO3（2500目）
30
钛酸酯偶联剂
0.3
加工工艺：按配方称量，高速混合机初混，双螺杆挤出机共混造粒
用途：可涂装汽车保险杠蒙面料

原料名称
添加比例
PP（EPF30R）
100
POE（DOW）
5
BaSO4
30
β晶成核剂
0.3
用途：耐候性刚性增韧PP
增韧体系
PP/PE增韧体系
LDPE对PP的增韧效果明显，却会造成其他力学性能如弯曲模量的迅速下降。
HDPE在PP中加入量小于10%时，对PP具有刚性增韧效果，即增加冲击性能的同时，其他力学性能又不下降。
LLDPE对PP的增韧效果介于LDPE和HDPE之间，加入量以5%-20%为好。
UHMWPE对PP不仅有增韧作用，还可实现原位成纤增强效果。
PP/EVA增韧体系
EVA在增韧PP的同时，还可以提高断裂伸长率、熔体流动指数和表面光泽度。所选用的EVA中VA的含量为14%-18%之间。用20%EVA-15增韧PP，其冲击强度提高12倍之多，刚性下降幅度小。
PP/PA6增韧体系
PP/PA6共混体系可改善两者本身固有缺点，使材料具有优良的综合性能指标，选取15%PA6加入PP中，可使其冲击强度提高50%，拉伸强度下降13.8%。
mPE/PP增韧体系
mPE具有非常低的玻璃化温度，而且断裂伸长率很大，非常适合于PP的增韧改性。
在PP中加入40%mPE，于-30℃下的缺口冲击强度超过纯PP的20倍，约为同等质量份数EPDM增韧效果的9倍。复合材料具有较低的拉伸永久变形、压缩永久变形和蠕变变形，卓越的低温型能和加工性能，成为EPDM的强有力竞争者。
POE增韧PP体系
PP/POE是近年来开发的弹性体增韧PP体系，其增韧效果最好，耐候性好，流动性佳，热稳定性好，加工性能好，也是目前最常用的弹性体增韧PP体系。
POE在PP中加入量超过15%时，增韧效果迅速提高。如在PP中加入30%POE时，其缺口冲击强度从纯PP的76.4J/m增加到626J/m。与EPDM相比，POE内聚能低、不含双键、耐候性好，是EPDM的强有力替代品。
SBS增韧PP体系
当SBS的含量在0-10份之间时，冲击强度随加入量增大而增大；超过15份后，冲击强度反而下降。如用SBS与PP制成的耐冲击型PP的常温和低温冲击性能分别提高5倍和10倍。
EPDM、EPR增韧PP体系
EPDM（乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物）、EPR（乙烯-丙烯二元共聚物）是PP传统最常用弹性体增韧材料。在5%-30%的含量范围内，随其加入量的增大，体系的冲击强度近似线性迅速增大；但同时，体系的弯曲强度、拉伸强度、热变形温度等明显降低。
BR增韧PP体系
顺丁橡胶（BR）具有高弹性、良好的低温性能（玻璃化温度-110℃）、耐磨性、耐挠曲性等优点，BR的溶解度参数与PP接近，与PP的相容性好，增韧效果好。当PP/BR为100/15时，其冲击强度提高近6倍，脆化温度下降到8℃（下降23℃）。
塑料/弹性体协同增韧PP体系
弹性体与PP共混虽然具有优良的冲击强度，但刚性、强度和热变形温度等性能损失较大，且成本提高明显。为了改善力学性能和降低成本，在弹性体/PP增韧体系中，加入塑料形成弹性体/塑料/PP三元共混体系。

共混改性
共混改性是指用其他塑料、橡胶、或热塑性弹性体与PP共混，填入PP中较大的晶球内，以此改善PP的韧性和低温脆性。
共混改性配方举例
原料
基本配方/份
原料
基本配方/份
PP（ T30S）
100
PA6（  M2800）
14
PP-g-MAH
6
纳米CaCO3
12
加工工艺
温度（单位：℃）
一区
二区
三区
四区
五区
六区
机头
175
185
190
210
225
235
215
注意事项：
1、PA6在80℃鼓风干燥箱中干燥8h；
2、PP-g-MAH在75 ℃鼓风干燥箱中干燥4h；
3、按配方称量在高混机中混合均匀，再经双螺杆挤出机共混挤出造粒。

功能性改性
木粉填充PP
物料名称
添加比例
PP                                           
92.5%
木粉（用17.5%NaOH溶液处理，40~60μm）  
 7.5%
改性后材料性能
拉伸强度/MPa
27.9

伸长率/%
498
简支梁缺口冲击强度23℃/（KJ/m2）
6.31
弯曲强度/MPa
60.6
复合增强PP材料
PP（燕山石化1300）
100
玻璃纤维  
25
云母粉
15
硅烷偶联剂   
0.5~1
PP/EVA/CaCO3 增韧体系
PP 
100
 CaCO3 
30
EVA（VA15%）
20
HDPE
10
石蜡 
2
抗氧剂   
1
抗静电聚丙烯
PP 
100
HZ-14（抗静电剂）
1
白油
0.2
颜料
适量
抗老化PP配方
PP
100
抗氧剂 1010
0.1
抗氧剂 DSTP
0.3
脱氧剂
0.3
稳定剂 77D
0.05
 紫外线吸收剂 BAD
0.1
 紫外线吸收剂 327
0.15
加工条件：（1）造粒条件：温度 170℃、175℃、185℃、185℃；螺杆转速70r/min。 
（2）吹膜条件：温度 170℃、200℃、225℃、230℃；螺杆转速30r/min；牵引转速6r/min。
高冲击型PP/Mg(OH)2阻燃材料
PP
50
Mg(OH)2
50
稀土偶联剂
2.5
加工条件：（1）Mg(OH)2在120℃下烘干10h；（2）在高温器中加入稀土偶联剂，于60℃下，高速搅拌10min。