1、填充改性
填充改性是在塑料中添加相對廉價的非金屬礦粉體材料或其它材料，從而降低制品的原材料成本，同時還可以改善塑料材料某些性能，比如剛性、硬度和耐熱性等。通常使用的非礦粉體材料有碳酸鈣（輕鈣、重鈣）、滑石粉、云母粉、高嶺土、硅灰石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂或水鎂石粉、沉淀硫酸鋇或重晶石粉等。表1列出幾種主要填充材料及在聚丙烯塑料中的改性效果。
表1 幾種主要填料及對PP改性效果
填料種類改性效果
碳酸鈣（重鈣、輕鈣）增量降低成本、提高抗沖擊性能、改善印刷性
滑石粉（片狀）增量降低成本、提高剛性和耐熱性、提高尺寸穩(wěn)定性
云母粉（片狀）顯著提高剛性和耐熱性，提高尺寸穩(wěn)定性和耐高溫蠕變性
煅燒高嶺土提高電絕緣性
硅灰石（針狀）有一定增強效果、提高表面硬度
沉淀硫酸鋇（重晶石粉）提高制品表面光澤、增大材料密度
氫氧化鋁、氫氧化鎂（水鎂石粉）作為阻燃劑使用，達到填充、阻燃、消煙三重效果
炭黑制作導電塑料，達到長久抗靜電效果，提高耐光照老化性
金屬粉末制作導電塑料，達到長久抗靜電效果
木粉降低成本、有利資源再生利用
石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯提高潤滑性、減小摩擦力
填充改性中也存在填料在聚丙烯基體中的分布、分散是否均勻的問題，同時填料顆粒表面需經適當處理才能與非極性聚丙烯的分子有較好的親合性。填料的表面處理方法及處理劑的選擇是決定填充改性成敗的關鍵。
填充改性PP生產工藝，其主機都是混煉型擠出機，可以根據(jù)不同的需要采用不同的螺桿形式。通常情況下多采用單螺桿擠出機或雙波狀螺桿擠出機或雙波狀螺桿擠出機，只有在特殊專用料的生產上采用雙螺桿機擠出機，不過對用碳酸鈣填充或滑石粉填充、選用單螺桿或雙波狀螺桿擠出設備完全可以實現(xiàn)。
2、共混改性
采用機械的辦法，在已經生成的聚合物中加入其它聚合物，使其性能發(fā)生變化稱之為共混改性。以聚丙烯為主體的共混改性可以達到的各種效果見表2。
表2 PP共混改性使用的添加物及改性效果
改性效果改性用添加物
提高抗低溫沖擊性乙丙橡膠、EPDM、POE、EVA、SBS
提高透明性LDPE、乙丙橡膠、POE
提高著色性聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯、聚偏二氯乙烯
提高氣密性（氣體阻隔性）聚酰胺、聚偏二氯乙烯
改進抗靜電性聚乙烯醇
在共混改性中必須注意不同聚合物之間的相容性，在相容性較差的兩種聚合物共混時，往往需要加入分別和兩種聚合物相容性都好的第三組分，稱之為相容劑。例如聚丙烯和尼龍-6的相容性極差，單*機械的力量不能把二者混勻，此時如加入少許已經接枝有順丁烯二酸酐的聚丙烯，由于順丁烯二酸酐與尼龍-6的酰胺基團可發(fā)生化學反應，就可以大大改善聚丙烯和尼龍-6的相容性。
共混改性中需注意的是只有形成不完全相容的多相體系，同時又能使兩種聚合物達到相互均勻分散時，才能達到預期的改性效果。
3、增強改性PP
纖維狀材料加入到塑料中，可以顯著提高塑料材料的強度，故稱之為增強改性。大徑厚比的材料可以顯著提高塑料材料的彎曲模量（剛性），也可以將其稱之為增強改性。
玻璃纖維是主要的增強材料，可以顯著提高PP塑料的拉伸強度。玻纖含量一般不超過40%，一般認為在纖維長度大于0.2mm時有改性效果，其玻纖的直徑在十幾個微米時效果較好。玻纖含量增大時，增強PP的加工流動性相應下降，但仍屬流動性較好的塑料。
由于玻纖增強PP可以提高機械強度和耐熱性，且玻纖增強PP的耐水蒸汽性、耐化學腐蝕性和耐蠕變性都很好，在許多場合可以作為工程塑料使用，如風扇葉片、暖風機格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等。
一、聚丙烯的化學改性
1、共聚改性
共聚是化學改性的重要手段。除前面丙烯與乙烯單體共聚外，丙烯還可以與氯乙烯、丙烯酸等單體共聚，還可以在PP主鏈上接枝上化學結構與主鏈完全不同的聚合物鏈段，稱之為接枝共聚。
如果接枝的聚合物帶有極性基團，可以改善PP的粘接特性，以致于在熔融后能牢固地與聚酰胺（尼龍）、金屬、玻璃、木材、紙等材料粘合在一起。日本石油化學公司的QF305就是可用于PA/PP復合膜（管）的粘合性樹脂，QF500和QF551則可用于EVOH（乙烯—乙烯醇共聚物，阻隔性極好）/PP復合膜（板）的粘合。
近年來，國外研究改性PP已經成為開發(fā)新的PP材料的熱點，特別是PP嵌段共聚物的發(fā)展尤為迅速。嵌段共聚物與等規(guī)PP相比，低溫性能優(yōu)良，耐沖擊性好；與等規(guī)PP和各種熱塑性高聚物的共混物相比，剛性降低不大，脆性得到改善；與HDPE相比，耐熱性高，抗應力開裂性好，表面硬度高，收縮率低，抗蠕變性較好。
2、接枝改性
PP是非極性聚合物，通過接枝改性可賦予PP以極性，從而改進PP的粘接性、涂飾性、油墨印刷性。接枝后的即可作為擠出復合膜的粘接層、熱熔膠，也可作為PP與各種極性聚合物如PA等共棍用的相容劑。
在PP分子鏈上接枝彈性鏈段有助于提高PP沖擊強度和低溫性能。如果接枝上適當?shù)臉O性基團，則可以改善PP的粘接特性。以PP為基材的極性支鏈接枝共聚物不僅在強度特性、耐藥品性、耐侯性等方面保持即的基本特性，而且在熔融后能牢固地與聚酰胺、乙烯-乙烯醇共聚物、金屬、玻璃、木材、紙等粘接，在老化、水浸漬、沸水處理、蒸煮處理方面，可顯示優(yōu)良的耐持久性。
如果在PP主鏈上通過化學反應接枝上氯（Cl）或其它極性基團，同樣可以改變PP的極性。近年來馬來酸酐、丙烯酸等接枝聚丙烯已商品化，獲得很多應用。
3、交聯(lián)PP
PP的交聯(lián)方法與PE基本上一樣，有化學交聯(lián)和輻射交聯(lián)。但對于PP，輻射交聯(lián)的同時降解也十分嚴重，因此輻射交聯(lián)的效果很有限，所以一般采用化學交聯(lián)。通過交聯(lián)可以提高PP的力學性能和耐熱性能。
| 二、聚丙烯的物理改性 1、填充改性
填充改性是在塑料中添加相對廉價的非金屬礦粉體材料或其它材料，從而降低制品的原材料成本，同時還可以改善塑料材料某些性能，比如剛性、硬度和耐熱性等。通常使用的非礦粉體材料有碳酸鈣（輕鈣、重鈣）、滑石粉、云母粉、高嶺土、硅灰石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂或水鎂石粉、沉淀硫酸鋇或重晶石粉等。表1列出幾種主要填充材料及在聚丙烯塑料中的改性效果。 |
| 表1 幾種主要填料及對PP改性效果 |
| 填料種類 | 改性效果 | | 碳酸鈣（重鈣、輕鈣） | 增量降低成本、提高抗沖擊性能、改善印刷性 | | 滑石粉（片狀） | 增量降低成本、提高剛性和耐熱性、提高尺寸穩(wěn)定性 | | 云母粉（片狀） | 顯著提高剛性和耐熱性，提高尺寸穩(wěn)定性和耐高溫蠕變性 | | 煅燒高嶺土 | 提高電絕緣性 | | 硅灰石（針狀） | 有一定增強效果、提高表面硬度 | | 沉淀硫酸鋇（重晶石粉） | 提高制品表面光澤、增大材料密度 | | 氫氧化鋁、氫氧化鎂（水鎂石粉） | 作為阻燃劑使用，達到填充、阻燃、消煙三重效果 | | 炭黑 | 制作導電塑料，達到長久抗靜電效果，提高耐光照老化性 | | 金屬粉末 | 制作導電塑料，達到長久抗靜電效果 | | 木粉 | 降低成本、有利資源再生利用 | | 石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯 | 提高潤滑性、減小摩擦力 | |
| 填充改性中也存在填料在聚丙烯基體中的分布、分散是否均勻的問題，同時填料顆粒表面需經適當處理才能與非極性聚丙烯的分子有較好的親合性。填料的表面處理方法及處理劑的選擇是決定填充改性成敗的關鍵。
填充改性PP生產工藝，其主機都是混煉型擠出機，可以根據(jù)不同的需要采用不同的螺桿形式。通常情況下多采用單螺桿擠出機或雙波狀螺桿擠出機或雙波狀螺桿擠出機，只有在特殊專用料的生產上采用雙螺桿機擠出機，不過對用碳酸鈣填充或滑石粉填充、選用單螺桿或雙波狀螺桿擠出設備完全可以實現(xiàn)。
2、共混改性
采用機械的辦法，在已經生成的聚合物中加入其它聚合物，使其性能發(fā)生變化稱之為共混改性。 以聚丙烯為主體的共混改性可以達到的各種效果見表2。 |
| 表2 PP共混改性使用的添加物及改性效果 |
| 改性效果 | 改性用添加物 | | 提高抗低溫沖擊性 | 乙丙橡膠、EPDM、POE、EVA、SBS | | 提高透明性 | LDPE、乙丙橡膠、POE | | 提高著色性 | 聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯、聚偏二氯乙烯 | | 提高氣密性（氣體阻隔性） | 聚酰胺、聚偏二氯乙烯 | | 改進抗靜電性 | 聚乙烯醇 | |
| 在共混改性中必須注意不同聚合物之間的相容性，在相容性較差的兩種聚合物共混時，往往需要加入分別和兩種聚合物相容性都好的第三組分，稱之為相容劑。例如聚丙烯和尼龍-6的相容性極差，單*機械的力量不能把二者混勻，此時如加入少許已經接枝有順丁烯二酸酐的聚丙烯，由于順丁烯二酸酐與尼龍-6的酰胺基團可發(fā)生化學反應，就可以大大改善聚丙烯和尼龍-6的相容性。
共混改性中需注意的是只有形成不完全相容的多相體系，同時又能使兩種聚合物達到相互均勻分散時，才能達到預期的改性效果。
3、增強改性PP
纖維狀材料加入到塑料中，可以顯著提高塑料材料的強度，故稱之為增強改性。大徑厚比的材料可以顯著提高塑料材料的彎曲模量（剛性），也可以將其稱之為增強改性。
玻璃纖維是主要的增強材料，可以顯著提高PP塑料的拉伸強度。玻纖含量一般不超過40%，一般認為在纖維長度大于0.2mm時有改性效果，其玻纖的直徑在十幾個微米時效果較好。玻纖含量增大時，增強PP的加工流動性相應下降，但仍屬流動性較好的塑料。
由于玻纖增強PP可以提高機械強度和耐熱性，且玻纖增強PP的耐水蒸汽性、耐化學腐蝕性和耐蠕變性都很好，在許多場合可以作為工程塑料使用，如風扇葉片、暖風機格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等。
4、納米改性PP
近年來，隨著填料粒子的表面處理技術，特別是填料粒子的超微細化開發(fā)和應用，聚合物的填充改性已經從*簡單的增量增強轉到增韌增強上來；從單純注重力學性能的提高，轉到開發(fā)功能性復合材料上來。
與傳統(tǒng)的PP共混相比，納米PP復合材料具有更好的剛性，保持了良好的低溫沖擊性能。填充5%的納米填料與填充25%的滑石粉達到相當?shù)膭傂?，而PP納米復合材料還具有尺寸穩(wěn)定性高，較低的熱膨脹率。用納米硅基氧化物改性的PP可以代替PA6，且其電阻率、吸水率、屈撓度、剛性均達到或超過PA6標準值。無機納米粒子填充聚合物日前正成為各國研究開發(fā)的熱點。 |