聚丙烯(PP)及其化学改性

聚丙烯(PP)1957年在意大利首次实现工业化，在工业化生产的50多年来其发展速度一直居于各种塑料之首，目前已是一种成熟的产品，而对于其的需求却从未减少，不论是在近期蓬勃发展的亚洲市场，还是在经济发达的北美、西欧、日本，仍然显示出强劲的增长势头。

聚丙烯是由丙烯聚合成的一种热塑性塑料，它与聚乙烯 (PE) 、聚氯乙烯 (PVC) 、聚苯乙烯 (PS) 、 ABS 并称为目前世界上的四大通用塑料。PP来源丰富，与其他通用热塑性塑料相比，具有密度小、力学性能优良、电绝缘性良好、介电常数较小、耐应力开裂和耐化学药品等优点，且易于加工，价格低，因此聚丙烯可以广泛用于机械、化工、电力和运输等领域。

聚丙烯树脂可按不同方法进行分类：

1. 按聚丙烯分子中甲基(--CH3)的空间位置不同可分为等规聚丙烯(IPP)、间规聚丙烯(SPP)和无规聚丙烯(APP)三类。

2. 按聚合工艺，等规聚丙烯的聚合可采用泥浆法、本体法、溶液法和气相法等工艺。气相法由于聚合物以固态粒子形式存在，没有溶剂参与，也不必脱出催化剂残渣，故已占据主导地位。

3. 按用途可将聚丙烯树脂分为扁丝(窄带)级、纤维级、薄膜级、挤塑级、吹塑级、注塑级等级别。

4. 按参与聚合的单体种类分为均聚聚丙烯(PP-H)和共聚聚丙烯，后者又可分为嵌段共聚聚丙烯(PP-B)和无规共聚聚丙烯(PP-R)。

聚丙烯树脂有很多优良性能，但是因其结构上的原因使其存在一些缺点。例如，低温韧性差、对缺口十分敏感、尺寸收缩率大、不耐老化、不易染色等。另外，由于其不亲水、非极性，不容易添加各种填充剂。这些缺点限制了聚丙烯的发展，使其长期以来只能作为普通材料使用。随着我国产业结构的变化，以汽车、通讯、建筑、电子产品为标志的支柱产业的崛起为工程塑料及其合金的应用开拓了广阔的市场。所以人们开始考虑改性PP，使通用塑料PP达到工程化和功能化，凭借高性能化，以其质优价廉的优点替代价高的工程塑料。

化学改性是指通过接枝、嵌段共聚，在聚丙烯大分子链引用其它组分，或通过交联剂等进行交联，赋予聚丙烯较高的抗冲击性能，优良的耐热性能和抗老化性能。

1. 共聚改性

   共聚改性是采用高效催化剂在聚合阶段就可实现的改性，它是提高PP韧性尤其是低温韧性的最有效的手段。将丙烯均聚后再进行共聚，则可获得PP、乙丙橡胶(EPR)和PE组成的嵌段共聚物。近年来国外研究共聚改性PP已成为开发新PP材料的热点，其中PP嵌段共聚物的发展十分迅速。在西欧，高冲击性能多相PP嵌段共聚物已占 PP 总量的25％；我国 PP 共聚物仅占 PP 总量的5％。1996年后，我国各厂家陆续进行产品结构调整，开发高附加值的PP共聚产品，如齐鲁公司的EPS30R，EPS30M等，打破了被国外树脂垄断的局面。

2. 交联改性

   聚丙烯的交联早已在工业上应用，但由于PP结构的原因，交联困难。交联是为了改善形态稳定性、耐蠕变性，提高强度和耐热性以及熔体强度，缩短成型周期。PP交联的方法可采用有机过氧化物交联、氮化物交联、辐射交联、热交联。PP经交联后，可同时具有热可塑性、硬度高、良好的耐溶剂性、高弹性和优良的耐低温性能。

3. 接枝改性

   PP的接枝方法有溶液接枝、悬浮接枝、熔融接枝与固相接枝法等。主要的接枝单体有马来酸酐(MAH)及其酯、丙烯酸(AA)及其酯、甲基丙烯酸(MAA)及其酯、丙烯腈、丙烯酰胺等。接枝 PP 的应用十分广泛，由于 PP 与多数聚合物相容性差，在制备高分子共混物时，两相的界面粘结力不强，而接枝PP存在一些带有活性和极性的基团，因此接枝PP可用做PP与其他聚合物或无机材料共混复合时的相容剂，也可用来改善PP的涂饰性、粘结性和抗静电性，同时若引入功能性基团，可以作为功能性材料使用。

   PP树脂中加入接枝单体，在引发剂作用下，加热熔融混炼而进行接枝反应。接枝反应机理大致为：首先是引发剂在加热时，分解生成活性游离基与接枝单体接触，使之不稳定链打开，生成聚丙烯游离基再进行链转移反应而终止。

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