摘要：介紹聚丙烯增韌改性機(jī)理，重點(diǎn)探討了當(dāng)前增韌改性研究較多的橡膠彈性體共混體系及其對聚丙烯增韌效果的影響，包括共混體系的組成、相容性、界面狀態(tài)及共混工藝條件等因素。

    關(guān)鍵詞：聚丙烯；共混改性；增韌；橡膠彈性體

    聚丙烯（PP）是產(chǎn)量僅次于聚乙烯、聚氯乙烯的通用塑料。由于其原料豐富，與其他通用熱塑性塑料相比，PP 具有密度小、力學(xué)性能優(yōu)良、電絕緣性良好、介電常數(shù)較小、耐應(yīng)力開裂和耐化學(xué)藥品等優(yōu)點(diǎn)，且易于加工，熱變形溫度高，價(jià)格低，廣泛用于機(jī)械、化工、電力和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。近年來發(fā)展迅速，成為塑料中產(chǎn)量增長最快的品種。

    由于PP 分子鏈中甲基的存在，使分子鏈柔順性下降，因而結(jié)晶度高、晶粒粗大，表現(xiàn)出成型收縮率大，脆性高，而韌性差是其較為嚴(yán)重的缺陷之一，這就限制了 PP的應(yīng)用。在中國，有些通用PP 樹脂產(chǎn)量較大，而高檔PP 樹脂則較少，如耐沖擊型1330 只占５％，國內(nèi)需求量較大的樹脂如洗衣機(jī)PP 專用料、雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）專用料產(chǎn)量不過5~6萬ｔ，其余幾乎全部依賴進(jìn)口。 為滿足使用要求，提高PP 的韌性迫在眉睫。

    PP 的增韌改性主要有共聚改性、共混改性及添加成核劑等方法，人們普遍認(rèn)為形成宏觀均相、微觀兩相結(jié)構(gòu)是得到良好增韌效果的必要條件，因而近年來共混改性（特別是在共聚基礎(chǔ)上的共混改性和填充增韌改性成為研究重點(diǎn)。共混改性是PP常用的增韌改性手段，通過PP 與其他聚合物共混，使其他聚合物填入PP 中較大的球晶內(nèi)，由此改善PP 的韌性和低溫脆性。特別是PP 的共混改性具有耗資少、生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)，因此是增韌PP 最有效的途徑之一。按共混物組成可分為塑－ 塑共混及橡－ 塑共混體系，其中較常見的是PP／ 高密度聚乙烯（HDPE）、PP／ 低密度聚乙烯（LDPE）、PP／ 尼龍等體系。常用的橡膠增韌PP 體系有PP／EPR（乙丙橡膠）、PP／EPDM（三元乙丙橡膠）、PP／SBS（苯乙烯－丁二烯—苯乙烯熱塑性彈性體）、PP／BR（順丁橡膠）和PP／IBR（聚異丁烯）等。PP 還可采用三元共混體系，此時(shí)某些共混改性劑對改善 PP 的脆化溫度有協(xié)同效應(yīng)，即三元共混體系的抗沖擊性能及其他各項(xiàng)力學(xué)性能均優(yōu)于二元體系。本文主要討論橡膠或熱塑性彈性體對PP 共混增韌改性研究及影響因素。

    增韌機(jī)理
    橡膠或熱塑性彈性體與聚合物共混增韌是目前研究較多、增韌效果最明顯的一類方法。關(guān)于PP增韌機(jī)理，普遍為人們所接受的主要是銀紋—剪切帶屈服理論，對該理論的研究已較為成熟，主要集中在銀紋終止理論和剪切帶屈服理論。

    增韌過程可簡單概括為：橡膠以分散相形式分散于基體樹脂中，受外力作用時(shí)，橡膠粒子成為應(yīng)力集中點(diǎn)，它在拉伸、壓縮或沖擊下發(fā)生變形，若兩相界面黏結(jié)良好，會導(dǎo)致顆粒所在區(qū)域產(chǎn)生大量銀紋和剪切帶而消耗能量；同時(shí)，銀紋、橡膠粒子和剪切帶又可終止銀紋或剪切帶，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為破壞性裂紋，從而起到了增韌作用。

    只有當(dāng)橡膠類聚合物與PP 具有良好相容性時(shí)，并以一定的粒徑分布于PP 連續(xù)相中，橡膠類聚合物可與PP組成一種良好界面相互作用的兩相或多相形態(tài)結(jié)構(gòu)體系。即在共混體系中，橡膠類聚合物呈細(xì)微化顆粒分散相（俗稱“島”），隨機(jī)分布在PP連續(xù)相（俗稱“海”）的 PP 球晶中或球晶之間，使PP 大而脆的球晶成為細(xì)而密集的球晶，形成具有良好相界面作用的“海—島”結(jié)構(gòu)。當(dāng)具有這種結(jié)構(gòu)體系的增韌PP 受到外力作用時(shí)，銀紋、裂紋和裂縫首先產(chǎn)生在PP 連續(xù)相中，處于PP 裂紋和裂縫上的橡膠類聚合物粒子充當(dāng)應(yīng)力集中的中心，誘發(fā)大量銀紋和剪切帶產(chǎn)生，大量銀紋和剪切帶的產(chǎn)生吸收大量能量，從而阻止裂紋和裂縫穿過。另外，橡膠顆粒還可阻滯、轉(zhuǎn)向并終止小裂紋發(fā)展，使之不致發(fā)展成破壞性裂紋，產(chǎn)生在PP 相中的銀紋可穿過小于其寬度的橡膠類聚合物粒子而生長。

    在彈性體顆粒的影響下，當(dāng)材料受到外力時(shí)，高聚物中生長的銀紋遇到橡膠類聚合物大粒子時(shí)能分裂成許多方向各異的小銀紋。即銀紋可在橡膠類聚合物粒子表面支化，銀紋的分裂和支化能控制銀紋的發(fā)展，阻止大銀紋變成有破壞性的大裂紋和大裂縫；同時(shí)，銀紋的增長伴隨著空化空間的發(fā)展，空化空間的發(fā)展阻止了基體內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生，延緩了材料的破壞，從而達(dá)到提高PP 韌性的目的。

……

結(jié)論：利用現(xiàn)有的聚合物，通過共混工藝，改善原聚合物的性能或形成具有嶄新性能的聚合物體系，現(xiàn)已成為發(fā)展聚合物材料的一種卓有成效的途徑。