聚烯烴塑料改性的研究

張娟

摘 要：聚烯烴塑料具有優良的物理性質、穩定的化學性質，通常用作塑料薄膜、塑料管道材料。對它的性質進行優化改變，可以使它具有剛性高、耐高溫能力強、延展性好、強度高以及制作成本低等優點。本文將通過概述、聚烯烴塑料接枝改性分析、聚烯烴塑料交聯改性分析、聚烯烴塑料填充改性分析以及聚烯烴塑料共混改性分析這三幾方面來重點闡述，為我國更優化的聚烯烴塑料改性研究做出參考。

關鍵詞：塑料；交聯改性；接枝改性；輻射交聯；共混改性；聚烯烴

引言

自改革開發以來，我國的材料科學發展非常迅速，聚烯烴塑料廣泛應用于人們生產、生活的各個方面。隨著人們生活品質的提升，傳統性能的聚烯烴塑料材料已經無法滿足當今社會人們的需求、所以，對它的性質進行研究，生產出更優質性能的產品顯得很有必要，它的改性研究也成為了當今社會一個熱點研究項目。

1 概述

常見的聚烯烴材料包含PE（聚乙烯）材料、PP（聚丙烯）材料等等，聚乙烯材料和聚丙烯材料具有很高的性價比。并且，它們具有優良力學性質、耐熱性質和易于生產加工等方面優勢。在我國，聚乙烯材料塑料和聚丙烯材料塑料這兩者產量之和大約占到生產總量的三分之一左右。通過對聚乙烯材料優化改性，生產出來聚乙烯材料密度大大降低，這就是我們常見的LLDPE和LDPE（輕質聚乙烯）材料，它們主要使用于塑料薄膜、塑料板材等等方面；通過對聚乙烯材料優化改性，生產出來高密度聚乙烯材料，它的剛性性能和延展性能比較好，主要適用于塑料膜、吹塑制品等等。聚丙烯材料力學性質很好，在工程建設的某些部位可以用作工程建筑材料，它是目前發展前景最好的塑料原材料其中之一。但是聚乙烯材料和聚丙烯材料的粘黏性不強、親水性不好以及抗靜電性能不佳。除此之外，它們的強度剛度要求、抗高溫等性質也并不能完全滿足人們的生產、生活需求。通過多年來大量的研究，顯著提升了對這兩種材料的交聯改性研究、接枝改性研究、共混改性研究以及填充改性研究的成果，逐漸研發出剛性更高、強度更大、耐高溫能力更強以及生產成本更低廉的聚烯烴產品。因此，聚乙烯材料和聚丙烯材料具有很強的代表性，本文主要以聚乙烯材料和聚丙烯材料來著重分析。

2 接枝改性分析

聚乙烯材料和聚丙烯材料兩者都屬于非極性聚合物高分子構成，分子的表面能較低、染色性很差，并且它們與極性高聚物分子材料、金屬材料、無機材料的相容性也不好，在實際生產中，很難對它們進行粘接。接枝改性就是采用把碳碳不飽和化學分子雙鍵打破然后和聚乙烯材料和聚丙烯材料的高分子進行重新排列組合接枝，從而制造出可加強聚乙烯材料和聚丙烯材料高分子的反應性程度的過程。普遍認為，高分子功能基團是在聚乙烯材料和聚丙烯材料高分子的基質表面進行分布排列組合的，這樣就會大大提升這兩種材料和其它不同的基質材料分子的相容程度。通過對丙烯酸材料分子、丙烯腈材料分子、苯乙烯材料分子等等高分子烴類酯類材料進行重新排列組合接枝研究，發現它們的接枝物親水性能、粘連性能及其與極性高分子材料相互融合性能能夠得到大大的提升。這里需要重點介紹的是通過對它們的重新排列組合接枝研究，這種技術被廣泛用作于聚乙烯材料和聚丙烯材料與尼龍材料、SiO2、工業淀粉以及木質素材料等等混合物的材料界面改性。在熔爐組合接枝的化學反應過程中加入所需要的接枝單體能夠顯著提升接枝單體的成功率，在此化學反應過程中，所需要接枝的單體分子和聚乙烯材料與聚丙烯材料的大分子之間有著很高的自由基化學反應活潑性質。苯乙烯材料分子是當前使用很多的共單體分子，很多科研團隊通過對ST存在條件下的馬來酸酐進行重新排列組合接枝聚丙烯材料的研究發現，ST的化學反應活潑性比馬來酸酐材料分子高，更加容易和聚丙烯材料形成接枝化學變化，從而提升了馬來酸酐材料與聚丙烯材料這兩者之間的接枝成功率。

3 交聯改性分析

聚乙烯材料和聚丙烯材料的交聯改性是把線性和微度支化的聚合物大分子轉變成具有三維立體結構分子的過程。聚乙烯材料和聚丙烯材料通過交聯改性之后，材料的延展性、抗沖擊性、耐高溫性能都有著顯著的提升，并且材料本身原有的其它性能優勢不會受到影響。

聚乙烯材料的交聯改性被大量使用于熱水管道、泡沫材料以及地埋電纜等等，聚乙烯材料的交聯改性還可以提升材料的外觀形態的穩定程度，增加熔體材料的強度，減少生產成型所需要的時間。交聯改性這種方式相比較為簡單容易實現。常見的方法有：輻射交聯改性、過氧化物交聯改性等等。

3.1 輻射交聯分析

輻射交聯改性是把大分子聚合物通過光能或者其它高能輻射射線的作用之后，從而形成大分子聚合物自由基再與所需材料分子作用形成的交聯過程。聚乙烯是非常常見的可以采用輻射交聯方式的大分子聚合物材料，對其深入的研究，發現經過輻射交聯方式之后，聚乙烯材料的阻燃性能、電絕緣性能、以及耐高溫性能有了顯著的提升。通過對低密度聚乙烯當作制作基材，加入適當的EVA材料（量乙烯-乙酸乙烯共聚物）、阻燃劑與EPDM（乙丙三組分橡膠），通過輻射交聯制造工藝之后，生產研制出的產品可以在150攝氏度高溫環境下長時間使用，它的抗拉伸強度達到10 MPa左右，適用于航天航空工程、汽車工程等等電線保護層。

3.2 過氧化物交聯分析

聚乙烯材料和聚丙烯材料的過氧化物交聯也可以稱作化學交聯，這種方法是把過氧化物在高溫條件下，導致其分解而導致的復雜自由基反應，然后與聚乙烯材料和聚丙烯材料發生交聯的過程。當使用這種反應方式的時候，熔融溫度條件一定不能高于過氧化物發生分解的溫度條件，否則在反應的早期階段就會導致交聯的熔體粘稠度偏高，造成產品的質量達不到生產要求。因為過氧化物交聯在實際的生產過程中，所需要的生產環境比較高，生產成本造價高。因此這種方式并不適合大范圍推廣，人們對其的研究也并沒有前面兩種方式多。

4 填充改性分析

4.1 纖維增強改性分析

碳酸鈣等無機分子材料填充使用在聚乙烯材料和聚丙烯材料的時候可以大大減少它們的經濟成本，通常來說如果填料的粒徑較大，那么可以明顯提高聚烯烴材料的剛性強度和韌性。但是它會造成材料的抗沖擊性能降低。近年來，人們加強了對剛性粒子增韌性能更多的關注和研究。傅強對大小不同的碳酸鈣粒徑與HDPE實驗的時候發現，碳酸鈣的加入量必須大于某一范圍的時候，生產出來的材料才有顯著的韌性增強作用。

聚乙烯材料和聚丙烯材料與氫氧化鎂、氫氧化鋁等無機剛性粒子的纖維增強韌性研究也很多，氫氧化鎂、氫氧化鋁材料具有很好的填充功能、阻止燃燒與阻止生煙等性能，可以用于聚烯烴大分子材料的阻燃材料。需要注意的是，當氫氧化鎂、氫氧化鋁材料獨自使用的時候，它們的加入量必須大于一半的時候對聚烯烴材料才有比較明顯的阻燃性能提升；但是它們的加入量過大的時候，也會造成聚烯烴材料的力學性能降低。通過對氫氧化鎂、氫氧化鋁材料分子采用偶聯劑進行作用之后或者接枝改性作用之后，可以顯著提升材料的力學性質，提升了它們的實用程度。

4.2 晶須改性分析

使用無機晶體對聚乙烯材料和聚丙烯材料進行改性增強之后，生產出來的產品的強度值很高。除此之外，無機晶體的內部結構相比聚乙烯材料和聚丙烯材料內部大分子結構微小很多，使得它更加容易與聚乙烯材料和聚丙烯材料發生復合作用，方便制造加工，并且產品外觀美觀。

5 共混改性分析

對聚烯烴塑料進行共混改性這種工藝已經廣泛應用于工業生產中。它是采用把彈性體和無機體填充的方法。對于無機剛性填充這種方式會使得產品剛性有所提升，但是會降低產品的韌性；對于彈性體這種共混改性的方式來說，它可以提高產品的韌性，但是產品的剛性強度會相應的降低。所以各取優點，把這兩種方式結合起來使用，成為了當前的改性研究熱點。這些年來，通過對PP-彈性體-剛性粒子的這種模式的新型材料研發發現，PP—POE—GF的復合塑料的各個方面綜合性能與建筑工程行業的塑料材料性能相類似，達到比較高的使用要求。

6 結束語

綜合以上幾點，以聚乙烯塑料材料和聚丙烯塑料材料為主要的聚烯烴塑料的技術發展呈現出來很多創新點。在對材料的交聯改變它的性能方面，存在輻射交聯改性、過氧化物交聯改性等等方式。在填充改性方面，存在無機剛性粒子等方式。在以后的研究階段，應該注重聚烯烴塑料分子構造與其顯示出來的性能這兩者之間的關系，從而更加優化聚烯烴塑料的各個方面的功能。

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