幾種常見的塑料改性技術
（1）纖維增強
長纖維增強熱塑性塑料(UCRT)是新型輕質高強度工程結構材 料，因其重量輕、價廉、易于回收重復利用，在汽車上的應用發展很快。用天然 纖維如亞麻、劍麻增強塑料制造車身零件，在汽車行業已經得到認可。一方面是 由于天然纖維是環保材料，另一方面植物纖維比玻纖輕 40%，減輕車重可降低油 耗。用亞麻增強 PP 制作車身底板，材料的拉伸強度比鋼要高，剛度不低于玻纖 增強材料，制件更易于回收。英國 GKN 技術公司用纖維增強塑料制造的傳動軸， 重量減輕 50%-60%，抗扭性比鋼大 1.0 倍，彎曲剛度大 1.5 倍。塑料彈簧可明顯 減輕重量。 用碳纖維增強塑料(CFRP)制造的板簧為 14kg， 減輕重量 76%。 在美國、 日本、歐洲都已使用板簧、圓柱形螺旋彈簧實現了纖維增強塑料化，除具有明顯 的防振和降噪效果外，還達到輕量化的目的。
（2）增韌技術
高分子結構材料的剛度(包括強度)和韌性是相互制約的兩 項最重要的性能指標。因此，增強剛度的同時增強增韌的研究一直是高分子材料 科學的難題。中科院化學研究所高分子共混填充增強增韌新途徑，該成果在解決 高分子材料同時增強增韌的科學難題方面獲得重要突破， 在國內首次成功地制備 出超高韌性聚烯烴工程塑料，為大品種通用塑料升級，為工程塑料以及工程塑料 進一步高性能化提供了新途徑。教育部超重力工程技術研究中心研制成功國家 “863”計劃項目—“納米 CaCO3 塑料增韌母料及其制備技術” 。這種母料可使 PVC 增韌改性，主要應用于 PVC 門窗異型材生產，也可應用于 PVC 管材、板材等 其他硬制品的生產。從發展趨勢看，PVC 塑料門窗大有全面取代鋼窗和木質門窗 之勢。目前國內 PVC 門窗異型材年生產能力為 100 萬 t，且呈不斷上升之勢。采 用納米 CaCO3 塑料增韌母料生產 PVC 門窗異型材，不僅可以全面提高產品性能， 而且每噸異型材成本可降低 100 多元。同時，其應用領域還將向 PP、ABS 等塑料 材料中擴展。 采用納米 CaCO3 對 PVC 進行增韌改性是近年發展起來的非彈性體增 韌塑料技術(無機剛性粒子增韌塑料技術)，國內尚處于研究階段。直接添加納米 CaCO3 會出現兩大問題： 一是納米粒子會在塑料基體中聚結， 以至于分散不均勻， 影響增韌效果；二是由于納米 CaCO3 顆粒微小，極易產生粉塵，影響環境。而納 米 CaCO3 塑料增韌母料及其制備技術的成功研制， 有效地解決了國內外同一研究 領域中所面臨的這兩大難題。
（3）填充改性(粉體填充)
塑料填充改性自二十世紀八十年代初投入市場 以來，由于其價格低廉、產品性能優異，并改善塑料制品的某些物理特性，可替 代合成樹脂，且生產工藝簡單、投資較小、具有顯著的經濟效益和社會效益。星 期填充改性的無機粉體材料表面改性劑從硬脂酸到偶聯劑，收到了一定的效果， 而偶聯劑有硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、硼酸酯、磷酸酯等品種紛紛涌現。 滑石粉常用于填充聚丙烯?；劬哂斜∑瑯嬓偷钠瑺罱Y構特征，因此粒度較 細的滑石粉可用作聚丙烯的補強填充劑。在聚丙烯的改性體系中，加人超細滑石 粉母料不但能夠顯著的提高聚丙烯制品的剛性、表面硬度、耐熱蠕變性、電絕緣 性、尺寸穩定性，還可以提高聚丙烯的沖擊強度。在聚丙烯中添加少量的滑石粉 還能起到成核劑的作用，提高聚丙烯的結晶性，從而使聚丙烯各項機械性能得以 提高，由于提高了聚丙烯的結晶性，細化晶粒，也就提高了聚丙烯的透明性。填 充 20%和 40%超細滑石粉的聚丙烯復合材料，不論是在室溫和高溫下，都能夠顯 著提高聚丙烯的剛性和高溫下的耐蠕變性能。對于聚乙烯吹塑薄膜來說，填充超細滑石粉母料比其他填料好，易成型、工藝性好。
（4） 共混改性
塑料共混改性是指在一種樹脂中摻入一種或多種其它樹脂(包 括塑料和橡膠)，從而達到改變原有樹脂性能的一種改性方法。塑料共混改性是 一種與添加改性并駕齊驅的常用塑料改性方法。它與塑料添加改性的區別在于， 添加改性是在樹脂中混入小分子物質， 而塑料共混改性是在樹脂中混入高分子物 質。由于共混改性的復合體系中都為高分子物質，因而其相容性好于添加體系， 且改性的同時，對原有樹脂的其它性能影響比較小。塑料的共混物也稱為聚合物 合金，是一種開發新型高分子材料最有效的辦法，也是對現有塑料品種實現高性 能化、精細化的主要途徑。幾乎所有塑料需要的性能都可通過共混改性而取得。 例如，PP 具有密度小、透明性好、拉伸強度高、硬度高、耐熱性好等優點，但 其沖擊性能差、耐應力開裂性不好，如與 HDPE 共混，即可保持 PP 原有的優點， 又可使共混物具有耐沖擊、耐應力開裂及耐低溫等優點。
（5）阻燃技術
一般來講，高聚物阻燃技術主要分為添加型與反應型兩種 方式，主要是以添加型為主。即在普通粒料中添加與之匹配的阻燃劑，在攪拌機 內充分混合，然后進入以雙螺桿擠出機為主的混煉裝置重新造粒，制備出阻燃改 性的"阻燃塑料"。近十年來在 PP 阻燃技術上，以意大利都靈大學教授 Camino 首創的膨脹型阻燃劑發揮了巨大的作用，這類 PN 系阻燃劑具有高效、熱和光穩 定性高、低毒、低煙、低腐蝕，對加工和機械性能影響小，不會引起環境污染。 添加型阻燃劑常用的有十溴二苯醚、八溴醚、四溴雙酚 A，六溴環十二烷等，其 中尤以十溴二苯醚使用量為最大。溴系阻燃劑的分解溫度大多在 200-300℃左 右，與各種高聚物的分解溫度相匹配，因此能在最佳時刻與氣相及凝聚相同時起 到阻燃作用，且添加量小、阻燃效果好。
（6）接枝改性
目前接枝改性塑料作為大分子偶聯劑、相容劑、增韌劑等， 應用十分廣泛。當前最常見的接枝單體是馬來酸酑、GMA 和丙烯酸、GMA 和丙烯 酸，均存在聚傾向大、接枝率和接枝效率低等缺點，而且丙烯酸的腐蝕性很強。 聚丙烯接枝改性的目的是為了提高聚丙烯與金屬、極性塑料、無機填料的粘結性 或增溶性。所用的接枝單體一般是丙烯酸及其酯類、馬來酸酑及其酯類、馬來酰 亞胺類等。接枝的方法有：①溶液法，在溶劑中加入過氧化物引發劑進行共聚； ②輻射法，在高能射線下接枝；③熔融混煉法，在過氧化物存在下，于熔融狀態 下混煉，進行接枝，常常在雙螺桿擠出機中進行。接枝改性的高分子材料的性能 與接枝物的物化性能有關，也與接枝物的含量、接枝鏈的長度等有關，其基本性 能與聚丙烯相似， 但與極性高分子材料、 無機材料、 橡膠等的相容性可大大提高。 接枝 PP 的結晶度和熔點隨接枝物含量的提高而下降，透明性和低溫熱封性卻隨 之提高。
（7）導電功能改性
多年以來，有關復合型導電高分子的研究不勝枚舉， 但仍有許多問題沒有得到很好的解決。如在添加導電介質提高導電性的同時，力 學性能會有所下降， 因此復合型導電高分子材料的發展主要集中在降低電阻率與 提高材料的綜合性能兩個方面。POE 是使用茂金屬催化劑乙烯-辛烯或乙烯-丁烯 的共聚物，其具有分子量分布窄、共聚單體分布窄和支鏈較長等特點，既有優異 的韌性，又有良好的加工性，用 POE 對聚烯烴進行共混改性，顯示出比傳統彈性 體更好的增韌效果。
（8）熱塑性彈性體
熱塑性彈性體（TPE）兼具熱塑性塑料的重復加工性和橡膠的高彈性等物理機械性能，同時又具有優異的回收再生性，作為一種全新的 高分子材料市場迅速發展。熱塑性彈性體具有非常廣泛的產品適應性。由于熱塑 性彈性體特殊的分子結構的可調整性和可控制性，表現出多種優異性能。隨著新 型改性技術的不斷出現與材料性能的不斷提高， 熱塑性彈性體必將擁有更加廣闊 的市場空間。目前熱塑性彈性體已發展到十幾個品種，已取代部分天然橡膠、合 成橡膠和塑料。其中汽車用熱塑性彈性體是最重要的應用領域，占到三分之一， 其次是建筑業、醫用和日用生活制品。
長纖維增強熱塑性塑料(UCRT)是新型輕質高強度工程結構材 料，因其重量輕、價廉、易于回收重復利用，在汽車上的應用發展很快。用天然 纖維如亞麻、劍麻增強塑料制造車身零件，在汽車行業已經得到認可。一方面是 由于天然纖維是環保材料，另一方面植物纖維比玻纖輕 40%，減輕車重可降低油 耗。用亞麻增強 PP 制作車身底板，材料的拉伸強度比鋼要高，剛度不低于玻纖 增強材料，制件更易于回收。英國 GKN 技術公司用纖維增強塑料制造的傳動軸， 重量減輕 50%-60%，抗扭性比鋼大 1.0 倍，彎曲剛度大 1.5 倍。塑料彈簧可明顯 減輕重量。 用碳纖維增強塑料(CFRP)制造的板簧為 14kg， 減輕重量 76%。 在美國、 日本、歐洲都已使用板簧、圓柱形螺旋彈簧實現了纖維增強塑料化，除具有明顯 的防振和降噪效果外，還達到輕量化的目的。
（2）增韌技術
高分子結構材料的剛度(包括強度)和韌性是相互制約的兩 項最重要的性能指標。因此，增強剛度的同時增強增韌的研究一直是高分子材料 科學的難題。中科院化學研究所高分子共混填充增強增韌新途徑，該成果在解決 高分子材料同時增強增韌的科學難題方面獲得重要突破， 在國內首次成功地制備 出超高韌性聚烯烴工程塑料，為大品種通用塑料升級，為工程塑料以及工程塑料 進一步高性能化提供了新途徑。教育部超重力工程技術研究中心研制成功國家 “863”計劃項目—“納米 CaCO3 塑料增韌母料及其制備技術” 。這種母料可使 PVC 增韌改性，主要應用于 PVC 門窗異型材生產，也可應用于 PVC 管材、板材等 其他硬制品的生產。從發展趨勢看，PVC 塑料門窗大有全面取代鋼窗和木質門窗 之勢。目前國內 PVC 門窗異型材年生產能力為 100 萬 t，且呈不斷上升之勢。采 用納米 CaCO3 塑料增韌母料生產 PVC 門窗異型材，不僅可以全面提高產品性能， 而且每噸異型材成本可降低 100 多元。同時，其應用領域還將向 PP、ABS 等塑料 材料中擴展。 采用納米 CaCO3 對 PVC 進行增韌改性是近年發展起來的非彈性體增 韌塑料技術(無機剛性粒子增韌塑料技術)，國內尚處于研究階段。直接添加納米 CaCO3 會出現兩大問題： 一是納米粒子會在塑料基體中聚結， 以至于分散不均勻， 影響增韌效果；二是由于納米 CaCO3 顆粒微小，極易產生粉塵，影響環境。而納 米 CaCO3 塑料增韌母料及其制備技術的成功研制， 有效地解決了國內外同一研究 領域中所面臨的這兩大難題。
（3）填充改性(粉體填充)
塑料填充改性自二十世紀八十年代初投入市場 以來，由于其價格低廉、產品性能優異，并改善塑料制品的某些物理特性，可替 代合成樹脂，且生產工藝簡單、投資較小、具有顯著的經濟效益和社會效益。星 期填充改性的無機粉體材料表面改性劑從硬脂酸到偶聯劑，收到了一定的效果， 而偶聯劑有硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、硼酸酯、磷酸酯等品種紛紛涌現。 滑石粉常用于填充聚丙烯?；劬哂斜∑瑯嬓偷钠瑺罱Y構特征，因此粒度較 細的滑石粉可用作聚丙烯的補強填充劑。在聚丙烯的改性體系中，加人超細滑石 粉母料不但能夠顯著的提高聚丙烯制品的剛性、表面硬度、耐熱蠕變性、電絕緣 性、尺寸穩定性，還可以提高聚丙烯的沖擊強度。在聚丙烯中添加少量的滑石粉 還能起到成核劑的作用，提高聚丙烯的結晶性，從而使聚丙烯各項機械性能得以 提高，由于提高了聚丙烯的結晶性，細化晶粒，也就提高了聚丙烯的透明性。填 充 20%和 40%超細滑石粉的聚丙烯復合材料，不論是在室溫和高溫下，都能夠顯 著提高聚丙烯的剛性和高溫下的耐蠕變性能。對于聚乙烯吹塑薄膜來說，填充超細滑石粉母料比其他填料好，易成型、工藝性好。
（4） 共混改性
塑料共混改性是指在一種樹脂中摻入一種或多種其它樹脂(包 括塑料和橡膠)，從而達到改變原有樹脂性能的一種改性方法。塑料共混改性是 一種與添加改性并駕齊驅的常用塑料改性方法。它與塑料添加改性的區別在于， 添加改性是在樹脂中混入小分子物質， 而塑料共混改性是在樹脂中混入高分子物 質。由于共混改性的復合體系中都為高分子物質，因而其相容性好于添加體系， 且改性的同時，對原有樹脂的其它性能影響比較小。塑料的共混物也稱為聚合物 合金，是一種開發新型高分子材料最有效的辦法，也是對現有塑料品種實現高性 能化、精細化的主要途徑。幾乎所有塑料需要的性能都可通過共混改性而取得。 例如，PP 具有密度小、透明性好、拉伸強度高、硬度高、耐熱性好等優點，但 其沖擊性能差、耐應力開裂性不好，如與 HDPE 共混，即可保持 PP 原有的優點， 又可使共混物具有耐沖擊、耐應力開裂及耐低溫等優點。
（5）阻燃技術
一般來講，高聚物阻燃技術主要分為添加型與反應型兩種 方式，主要是以添加型為主。即在普通粒料中添加與之匹配的阻燃劑，在攪拌機 內充分混合，然后進入以雙螺桿擠出機為主的混煉裝置重新造粒，制備出阻燃改 性的"阻燃塑料"。近十年來在 PP 阻燃技術上，以意大利都靈大學教授 Camino 首創的膨脹型阻燃劑發揮了巨大的作用，這類 PN 系阻燃劑具有高效、熱和光穩 定性高、低毒、低煙、低腐蝕，對加工和機械性能影響小，不會引起環境污染。 添加型阻燃劑常用的有十溴二苯醚、八溴醚、四溴雙酚 A，六溴環十二烷等，其 中尤以十溴二苯醚使用量為最大。溴系阻燃劑的分解溫度大多在 200-300℃左 右，與各種高聚物的分解溫度相匹配，因此能在最佳時刻與氣相及凝聚相同時起 到阻燃作用，且添加量小、阻燃效果好。
（6）接枝改性
目前接枝改性塑料作為大分子偶聯劑、相容劑、增韌劑等， 應用十分廣泛。當前最常見的接枝單體是馬來酸酑、GMA 和丙烯酸、GMA 和丙烯 酸，均存在聚傾向大、接枝率和接枝效率低等缺點，而且丙烯酸的腐蝕性很強。 聚丙烯接枝改性的目的是為了提高聚丙烯與金屬、極性塑料、無機填料的粘結性 或增溶性。所用的接枝單體一般是丙烯酸及其酯類、馬來酸酑及其酯類、馬來酰 亞胺類等。接枝的方法有：①溶液法，在溶劑中加入過氧化物引發劑進行共聚； ②輻射法，在高能射線下接枝；③熔融混煉法，在過氧化物存在下，于熔融狀態 下混煉，進行接枝，常常在雙螺桿擠出機中進行。接枝改性的高分子材料的性能 與接枝物的物化性能有關，也與接枝物的含量、接枝鏈的長度等有關，其基本性 能與聚丙烯相似， 但與極性高分子材料、 無機材料、 橡膠等的相容性可大大提高。 接枝 PP 的結晶度和熔點隨接枝物含量的提高而下降，透明性和低溫熱封性卻隨 之提高。
（7）導電功能改性
多年以來，有關復合型導電高分子的研究不勝枚舉， 但仍有許多問題沒有得到很好的解決。如在添加導電介質提高導電性的同時，力 學性能會有所下降， 因此復合型導電高分子材料的發展主要集中在降低電阻率與 提高材料的綜合性能兩個方面。POE 是使用茂金屬催化劑乙烯-辛烯或乙烯-丁烯 的共聚物，其具有分子量分布窄、共聚單體分布窄和支鏈較長等特點，既有優異 的韌性，又有良好的加工性，用 POE 對聚烯烴進行共混改性，顯示出比傳統彈性 體更好的增韌效果。
（8）熱塑性彈性體
熱塑性彈性體（TPE）兼具熱塑性塑料的重復加工性和橡膠的高彈性等物理機械性能，同時又具有優異的回收再生性，作為一種全新的 高分子材料市場迅速發展。熱塑性彈性體具有非常廣泛的產品適應性。由于熱塑 性彈性體特殊的分子結構的可調整性和可控制性，表現出多種優異性能。隨著新 型改性技術的不斷出現與材料性能的不斷提高， 熱塑性彈性體必將擁有更加廣闊 的市場空間。目前熱塑性彈性體已發展到十幾個品種，已取代部分天然橡膠、合 成橡膠和塑料。其中汽車用熱塑性彈性體是最重要的應用領域，占到三分之一， 其次是建筑業、醫用和日用生活制品。
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