聚丙烯改性【摘要】聚丙烯是一种综合性能良好的通用塑料,在日常用品，包装材料，家用电器，汽车工业，建筑施工等行业得到广泛应用，是目前增长速度最快的通用型热塑性塑料。
但聚丙烯树脂仍存在许多缺点，克服这些缺点的方法就是对其进行改性。
本文主要通过POE对聚丙烯改性以提高其韧性和硬度，以及通过氢氧化镁改性聚丙烯提高其阻燃性能。
【关键词】聚丙烯共混改性增韧阻燃前言聚丙烯（PP）是五大通用塑料之一,具有密度小、刚性好、强度高、耐挠曲、耐化学腐蚀、绝缘性好等优点，但聚丙烯熔点较低，热变形温度低，低温脆性，抗冲击强度较低等缺点,很大程度上限制了其在工程中的应用。
本实验是对聚丙烯进行改性，提高阻燃性和韧性。
聚丙烯是一种性能优良的塑料，它的耐腐蚀性、耐折叠性和电绝缘性好，耐热性和机械强度优于聚乙烯，而且价格低廉，容易加工，故应用较广。
但是聚丙烯的抗冲击强度不够高，低温下发脆。
为了提高它的韧性，常常将聚丙烯和POE共混改善它的韧性。
增韧剂POE是茂金属催化的乙烯-辛烯共聚物，其特点是相对分子质量分布窄，密度低，各项性能均衡，易加工，赋予制品高韧、高透明性和高流动性。
特别是对聚丙烯的增韧改性效果更加明显，对传统增韧剂EPDM、EPR构成了有力竟争。
近几年国内李蕴能、张金柱等陆续发表了POE具有较高剪切敏感性，加工时与PP相容性好，其表观切变粘度对温度的依赖性更接近PP，与P共混时更容易得到较小的弱性体料径和较窄的粒径分布，因而增韧效果更好。
无论是对普通PP、共聚PP还是高流动性PP，POE的增韧效果都优于EPDM或EPR。
由于POE不仅具有橡胶的弹性，同时又具有塑料的刚性，因此在增韧PP的同时还能保持较高的模量、拉伸强度及良好的加工流动性。
另外，POE不含不饱和双键，耐候性也优于EPDM、EPR、SBS等。
同其它塑料一样，聚丙烯容易燃烧，对其进行阻燃改性最常用的方法是把无机阻燃剂填充到聚合物基体中赋予聚合物以阻燃性。
无机阻燃剂，氢氧化镁在高温下通过分解吸收大量热量，生成的水蒸气可以稀释空气中氧的浓度，从而延缓聚合物的热降解速度，减慢或抑制火对聚合物的燃烧，促进炭化、抑制烟雾的形成。
用氢氧化镁等阻燃优点是环保性好，不释放烟雾，不产生有害和有争议的气体，成本低廉。
近年来氢氧化镁类阻燃剂受到广泛关注，朱磊等研究了用不同表面活性剂改性氢氧化镁（Mg（OH）2）阻燃剂的用量对复合材料阻燃性能和力学性能的影响。
结果明，硅烷偶联剂表面改性后Mg（OH）2能更好改善复合材料的力学性能，显著提高聚丙烯的阻燃性能，在用量为65％，氧指数达到32．4％。
1.实验部分1.1实验原料及仪器1.1.1实验原料：聚丙烯，氢氧化镁，抗氧剂1010，POE，活化碳酸钙等。
1.1.2实验仪器：GRH-10D型高速混合机, SHJ-30型同向双螺杆挤出机，JPH-80四缸全液压注射机，XHR-150型塑料硬度计，JC-25D电子式悬简组合冲击试验机，XC-2型氧指数测定仪。
1.2配方设计及标准样条的制备1.2.1 配方设计表1.2-1 聚丙烯增韧配方（质量分数）空白A1 B1 C1 A2 B2 C2回收PP 100 100 100 100 100 100 100 POE 无10 15 20 25 30 30抗氧剂0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.11010活化碳酸无无无无无无20 钙表1.2-2 聚丙烯阻燃配方（质量分数）空白A3 B3 C3 回收PP 100 100 100 100抗氧剂1010 0.1 0.1 0.1 0.1活化Mg(OH)2无30 40 50 我们组对应实验是B1、B2、B3，按照实验前确定的配方进行称量，总重量约700g,计算各组分质量如下表：表1.2-3 B组对应配方各组分质量（质量/g）B1 B2 B3 PP 610 540 500POE 90 160 0 抗氧剂1010 0.608 0.538 0.500活化Mg(OH)20 0 2001.2.2标准样条的制备⑴按照实验确定的配方进行称量，待用。
⑵按照配方设计的工艺条件开机升温高速混合机、双螺杆挤出机、和注射机。
⑶利用高速混合机混合均匀。
⑷混合好的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒。
⑸粒料干燥后采用注射机注射标准样条，待测。
1.3聚丙烯标准样条的性能测试1.3.1硬度测试采用厚度均匀、表面光滑、平整、无气泡、无机械损伤及杂质的样条，厚度不小于4mm，试样大小应保证每个测量点的中心与试样边缘距离不小于10mm，各测量点之间的距离不小于10mm。
利用XHR-150型塑料硬度计测定其硬度值，具体数据见表1.3-1。
表1.3-1 各组配方硬度数据配方各点硬度硬度a/MPa 硬度b/MPa 硬度c/MPa 平均值/MPa空白1 77.0 78.0 77.077.02 77.5 75.0 77.53 78.0 76.0 77.0A1 1 64.8 64.0 65.366.12 66.5 65.8 67.23 67.1 66.9 67.2B1 1 60.5 58.0 61.560.02 58.0 60.0 58.53 61.0 58.0 61.5C1 1 50.7 53.3 52.953.12 53.5 50.7 54.63 55.1 54.1 52.6A2 1 59.1 59.6 57.756.82 57.8 58.3 56.83 55.7 54.1 51.8B2 1 46.0 49.0 48.050.02 48.0 47.5 47.53 53.0 54.5 53.0C2148.2 53.4 46.248.92 48.8 47.5 47.3 3 49.9 49.0 49.8 A3172.0 61.2 69.0 68.4 2 69.0 64.9 70.0 3 68.2 69.0 72.5 B3157.5 57.0 59.0 64.6 2 64.5 66.0 65.5 3 68.0 73.0 71.0 C3173.1 65.2 68.6 66.9 2 67.0 64.0 62.3 368.769.164.5将上述数据做折线图如下：图1.3-1 硬度折线图1.3.2冲击测试采用试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层和明显杂质。
缺口试样缺口处应无毛刺。
利用JC-25D 电子式悬简组合冲击试验机。
测量每个试样宽度b 和缺口试样缺口处剩余厚度度d ，精确到0.02mm 。
根据试样破坏时所需的能量选择摆锤，使消耗的能量在摆锤总能量的10％至90％范围内。
抬起并锁住摆锤，并把试样放在两支撑块中，试样支撑面紧贴在支撑块上，使冲击刀刃对准试样中心，缺口试样刀刃对准缺口背向的中心位置。
平稳释放摆锤，记录试样所吸收的冲击能。
具体数据见表1.3-2。
表1.3-2 各组配方冲击强度配方 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 空白0.286 0.304 0.273 0.290 0.277 0.286 0.293 0.312 0.308 0.308 A10.293 0.294 0.266 0.274 0.302 0.301 0.300 2.047 0.836B1 0.476 0.398 0.411 0.341 0.350 0.350 0.271 0.331 0.418 0.300 C1 0.402 0.414 0.396 0.484 0.421 0.473 2.156 2.443 2.434 2.100 A2 0.703 0.701 0.707 2.042 4.141 4.238 4.132 4.538 7.201 7.221 B2 0.191 0.189 0.185 0.196 0.190 0.193 0.186 0.197 0.191C2 1.976 2.512 1.508 1.740 1.660 1.656 1.581 1.644 1.931 1.868 A3 0.405 0.487 0.446 0.385 0.447 0.424 0.419 0.427 0.440 0.374 B3 0.404 0.373 0.160 0.106 0.132 0.128 0.134 0.134 0.145 0.139 C3 0.477 0.364 0.380 0.425 0.403 0.389 0.452将上述数据作折线图如下：图1.3-2 冲击强度折线图1.3.3氧指数测定氧指数测定塑料燃烧性是指在规定的试验条件下（23±2℃），在氧氮混合气流中，测定刚好维持试样燃烧所需的最低氧浓度，并用氧含量的体积百分数表示。
将试样放入XC-2型氧指数测定仪中进行实验，在试样上端的顶表面使用点火器引发燃烧，使火焰的最低可见部分解除试样顶端并覆盖整个顶表面，勿使火焰碰到试样的棱边和侧表面。
在确认试样顶端全部着火后，立即移去点火器，开始计时，观察试样燃烧掉的长度。
若30秒内不能点燃试样，则应增大氧浓度，再次点燃，直至30秒内点燃为止。
在试样50mm 处做标记，应在3分钟内燃烧至标记处。
分别调节氧气和氮气的流量阀，使流入燃烧筒内的杨丹混合气体达到预计氧浓度，并保证燃烧筒中的气体的流速为（4±1）cm/s 。
试样燃烧时间超过3分钟或火焰步伐超过标线时，就降低氧浓度，若不是则增加氧浓度，如此反复，直到所得氧浓度之差小于0.5%，即可按该时的氧浓度计算材料的氧指数。
具体数据见表1.3-3。
表1.3-3 各组氧指数数据氧过量L/Min氧不足L/Min 氮气流量L/Min 平均氧流量 L/Min 氧指数（%）空白 1.50 1.42 7.0 1.46 17.3 A3 1.60 1.59 7.0 1.60 18.6 B31.701.657.0 1.68 19.4 C3 1.83 1.767.01.8020.5将上述数据做折线图如下：图1.3-3氧指数折线图2.实验结果与讨论从聚丙烯的配方设计到注射标准试样再到性能测试，我们都是按照配方分小组依次进行实验，所以，实验过程中难免会出现一些问题，所得实验结果存在一定差异性，但总体看实验数据能说明情况。
随着加入的POE的量的增加，PP回收料的成型收缩率呈下降趋势，这是因为POE的加入降低了PP的结晶能力，且加入的越多，作用越明显；随着氢氧化镁及氧化锑的量不断增加，PP的成型收缩率不断提高，这是因为氢氧化镁有诱导PP结晶的作用，且加入的越多，作用越明显。
增韧剂添加越多，冲击强度增加的越多，说明PP与POE共混后起到了增韧作用；阻燃剂添加的越多，冲击强度越大。
说明无卤阻燃剂也起到部分增韧作用。
随着增韧剂添加量的增加，硬度呈下降趋势。
由此说明，增韧剂的加入会使PP的硬度下降；阻燃剂添加的越多，冲击强度越大。
说明无卤阻燃剂也起到部分增韧作用。