聚丙烯（PP）原料丰富,具有拉伸强度高、屈服强度高、硬度高等优点,且热变形温度高,价格低廉,广泛应用于日常用品、汽车零部件等领域,但是PP成型收缩率大,脆性高,缺口冲击强度低,特别是在低温时尤为严重,这大大限制了PP的推广和应用。

热塑性弹性体(TPE)是一类物理性能介于橡胶和塑料之间的高分子材料,它既具有橡胶的弹性,又具有塑料的易加工性。TPE可代替橡胶应用于聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等通用热塑性树脂及聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)等工程塑料的改性,使塑料的应用范围更加广泛。

按分子的结构特征,TPE可分为聚氨酯类TPE(TPU)、苯乙烯类TPE(TPS)、聚烯烃类TPE(TPO)等。TPU具有优异的弹性、耐磨性、耐油性并且TPU的低温力学性能较好;TPO具有耐热性、耐寒性、耐天候性以及可再生性;TPS具有橡胶弹性,耐低温性。弹性体增韧PP的机理:一方面,弹性体韧性高于基体PP,当弹性体作为分散相分布在PP连续相中,形成"海-岛"结构,当共混物受到外力作用时,弹性体粒子作为应力集中点,它在冲击下优先发生变形,若两相界面粘结良好,会导致颗粒所在区域产生大量银纹和剪切带而消耗能量,同时弹性体颗粒还可阻滞、转向并终止小裂纹发展,使得体系的韧性增加;另一方面,弹性体的加入破坏了PP的结晶,使PP的球晶被细化,而且弹性体起到异相成核的作用从而起到增韧作用。

TPE的分类及其增韧PP机理
按分子的结构特征,TPE可分为聚氨酯类TPE(TPU)、苯乙烯类TPE(TPS)、聚烯烃类TPE(TPO)等。TPU具有优异的弹性、耐磨性、耐油性并且TPU的低温力学性能较好;TPO具有耐热性、耐寒性、耐天候性以及可再生性;TPS具有橡胶弹性,耐低温性。

弹性体增韧PP的机理:一方面,弹性体韧性高于基体PP,当弹性体作为分散相分布在PP连续相中,形成"海-岛"结构,当共混物受到外力作用时,弹性体粒子作为应力集中点,它在冲击下优先发生变形,若两相界面粘结良好,会导致颗粒所在区域产生大量银纹和剪切带而消耗能量,同时弹性体颗粒还可阻滞、转向并终止小裂纹发展,使得体系的韧性增加;另一方面,弹性体的加入破坏了PP的结晶,使PP的球晶被细化,而且弹性体起到异相成核的作用从而起到增韧作用。

TPE在PP改性中的应用
TPO改性PP.常用于PP改性的TPO是乙烯-辛烯共聚物(POE),POE与PP相容性好,能较好地分散在PP中,并且POE生产成本较低,常作PP的改性剂。

TPS改性PP
苯乙烯类热塑性弹性体可分为苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物(SBS),苯乙烯与异戊二烯嵌段共聚物(SIS),聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)等。常用于PP改性的有SBS、SEBS。

SEBS改性PP
SEBS比SBS具有优良的稳定性、耐热性、耐氧化性等性能,SEBS具有良好的流动性,能作为PP与增强材料的增容剂,SEBS/PP共混体系易获得良好的性能。

TPU改性PP
将TPU与PP进行共混可以改善PP易应力开裂及缺口敏感性的韧性差的问题,同时还可以提高PP的耐磨、耐油性,降低其成型加工温度,但是TPU刚度和硬度较低,价格较高且与PP相容性差,不是PP常用改性剂。

为了获得良好的增韧效果,通常需要加入大量的TPE,但会损失基体PP的刚性和强度性能。

近年来接枝改性的TPE、使用茂金属等新催化剂进行嵌段聚合的TPE以及与其他类树脂、其他类TPE、纳米填料、功能性填料共聚得到的TPE与PP共混可获得韧性刚性较好的PP,由不同TPE改性PP开发的各类专用料也是目前塑料改性的热点研究方向。