八种常见的塑料改性技术对比分析

（1）纤维增强

       长纤维增强热塑性塑料(UCRT)是新型轻质高强度工程结构材 料，因其重量轻、价廉、易于回收重复利用，在汽车上的应用发展很快。用天然 纤维如亚麻、剑麻增强塑料制造车身零件，在汽车行业已经得到认可。一方面是 由于天然纤维是环保材料，另一方面植物纤维比玻纤轻 40%，减轻车重可降低油 耗。用亚麻增强 PP 制作车身底板，材料的拉伸强度比钢要高，刚度不低于玻纤 增强材料，制件更易于回收。英国 GKN 技术公司用纤维增强塑料制造的传动轴， 重量减轻 50%-60%，抗扭性比钢大 1.0 倍，弯曲刚度大 1.5 倍。塑料弹簧可明显 减轻重量。 用碳纤维增强塑料(CFRP)制造的板簧为 14kg， 减轻重量 76%。 在美国、 日本、欧洲都已使用板簧、圆柱形螺旋弹簧实现了纤维增强塑料化，除具有明显 的防振和降噪效果外，还达到轻量化的目的。

 

（2）增韧技术

       高分子结构材料的刚度(包括强度)和韧性是相互制约的两 项最重要的性能指标。因此，增强刚度的同时增强增韧的研究一直是高分子材料 科学的难题。中科院化学研究所高分子共混填充增强增韧新途径，该成果在解决 高分子材料同时增强增韧的科学难题方面获得重要突破， 在国内首次成功地制备 出超高韧性聚烯烃工程塑料，为大品种通用塑料升级，为工程塑料以及工程塑料 进一步高性能化提供了新途径。教育部超重力工程技术研究中心研制成功国家 “863”计划项目—“纳米 CaCO3 塑料增韧母料及其制备技术” 。这种母料可使 PVC 增韧改性，主要应用于 PVC 门窗异型材生产，也可应用于 PVC 管材、板材等 其他硬制品的生产。从发展趋势看，PVC 塑料门窗大有全面取代钢窗和木质门窗 之势。目前国内 PVC 门窗异型材年生产能力为 100 万 t，且呈不断上升之势。采用纳米 CaCO3 塑料增韧母料生产 PVC 门窗异型材，不仅可以全面提高产品性能， 而且每吨异型材成本可降低 100 多元。同时，其应用领域还将向 PP、ABS 等塑料 材料中扩展。 采用纳米 CaCO3 对 PVC 进行增韧改性是近年发展起来的非弹性体增 韧塑料技术(无机刚性粒子增韧塑料技术)，国内尚处于研究阶段。直接添加纳米 CaCO3 会出现两大问题： 一是纳米粒子会在塑料基体中聚结， 以至于分散不均匀， 影响增韧效果；二是由于纳米 CaCO3 颗粒微小，极易产生粉尘，影响环境。而纳米 CaCO3 塑料增韧母料及其制备技术的成功研制， 有效地解决了国内外同一研究 领域中所面临的这两大难题。

 

（3）填充改性(粉体填充)

       塑料填充改性自二十世纪八十年代初投入市场 以来，由于其价格低廉、产品性能优异，并改善塑料制品的某些物理特性，可替 代合成树脂，且生产工艺简单、投资较小、具有显著的经济效益和社会效益。星 期填充改性的无机粉体材料表面改性剂从硬脂酸到偶联剂，收到了一定的效果， 而偶联剂有硅烷、钛酸酯、铝酸酯、硼酸酯、磷酸酯等品种纷纷涌现。 滑石粉常用于填充聚丙烯。滑石粉具有薄片构型的片状结构特征，因此粒度较 细的滑石粉可用作聚丙烯的补强填充剂。在聚丙烯的改性体系中，加人超细滑石 粉母料不但能够显著的提高聚丙烯制品的刚性、表面硬度、耐热蠕变性、电绝缘 性、尺寸稳定性，还可以提高聚丙烯的冲击强度。在聚丙烯中添加少量的滑石粉 还能起到成核剂的作用，提高聚丙烯的结晶性，从而使聚丙烯各项机械性能得以 提高，由于提高了聚丙烯的结晶性，细化晶粒，也就提高了聚丙烯的透明性。填充20%和 40%超细滑石粉的聚丙烯复合材料，不论是在室温和高温下，都能够显 著提高聚丙烯的刚性和高温下的耐蠕变性能。对于聚乙烯吹塑薄膜来说，填充超细滑石粉母料比其他填料好，易成型、工艺性好。

 

（4） 共混改性

        塑料共混改性是指在一种树脂中掺入一种或多种其它树脂(包 括塑料和橡胶)，从而达到改变原有树脂性能的一种改性方法。塑料共混改性是 一种与添加改性并驾齐驱的常用塑料改性方法。它与塑料添加改性的区别在于， 添加改性是在树脂中混入小分子物质， 而塑料共混改性是在树脂中混入高分子物质。由于共混改性的复合体系中都为高分子物质，因而其相容性好于添加体系， 且改性的同时，对原有树脂的其它性能影响比较小。塑料的共混物也称为聚合物 合金，是一种开发新型高分子材料最有效的办法，也是对现有塑料品种实现高性 能化、精细化的主要途径。几乎所有塑料需要的性能都可通过共混改性而取得。 例如，PP 具有密度小、透明性好、拉伸强度高、硬度高、耐热性好等优点，但 其冲击性能差、耐应力开裂性不好，如与 HDPE 共混，即可保持 PP 原有的优点， 又可使共混物具有耐冲击、耐应力开裂及耐低温等优点。

 

（5）阻燃技术

       一般来讲，高聚物阻燃技术主要分为添加型与反应型两种 方式，主要是以添加型为主。即在普通粒料中添加与之匹配的阻燃剂，在搅拌机 内充分混合，然后进入以双螺杆挤出机为主的混炼装置重新造粒，制备出阻燃改 性的"阻燃塑料"。近十年来在 PP 阻燃技术上，以意大利都灵大学教授 Camino 首创的膨胀型阻燃剂发挥了巨大的作用，这类 PN 系阻燃剂具有高效、热和光稳 定性高、低毒、低烟、低腐蚀，对加工和机械性能影响小，不会引起环境污染。 添加型阻燃剂常用的有十溴二苯醚、八溴醚、四溴双酚 A，六溴环十二烷等，其 中尤以十溴二苯醚使用量为最大。溴系阻燃剂的分解温度大多在 200-300℃左 右，与各种高聚物的分解温度相匹配，因此能在最佳时刻与气相及凝聚相同时起 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为大分子偶联剂、相容剂、增韧剂等， 应用十分广泛。当前最常见的接枝单体是马来酸酑、GMA 和丙烯酸、GMA 和丙烯 酸，均存在聚倾向大、接枝率和接枝效率低等缺点，而且丙烯酸的腐蚀性很强。 聚丙烯接枝改性的目的是为了提高聚丙烯与金属、极性塑料、无机填料的粘结性 或增溶性。所用的接枝单体一般是丙烯酸及其酯类、马来酸酑及其酯类、马来酰亚胺类等。接枝的方法有：①溶液法，在溶剂中加入过氧化物引发剂进行共聚； ②辐射法，在高能射线下接枝；③熔融混炼法，在过氧化物存在下，于熔融状态 下混炼，进行接枝，常常在双螺杆挤出机中进行。接枝改性的高分子材料的性能 与接枝物的物化性能有关，也与接枝物的含量、接枝链的长度等有关，其基本性 能与聚丙烯相似， 但与极性高分子材料、 无机材料、 橡胶等的相容性可大大提高。 接枝 PP 的结晶度和熔点随接枝物含量的提高而下降，透明性和低温热封性却随 之提高。

 

（7）导电功能改性

       多年以来，有关复合型导电高分子的研究不胜枚举， 但仍有许多问题没有得到很好的解决。如在添加导电介质提高导电性的同时，力 学性能会有所下降， 因此复合型导电高分子材料的发展主要集中在降低电阻率与 提高材料的综合性能两个方面。POE 是使用茂金属催化剂乙烯-辛烯或乙烯-丁烯 的共聚物，其具有分子量分布窄、共聚单体分布窄和支链较长等特点，既有优异 的韧性，又有良好的加工性，用 POE 对聚烯烃进行共混改性，显示出比传统弹性 体更好的增韧效果。

 

（8）热塑性弹性体

       热塑性弹性体（TPE）兼具热塑性塑料的重复加工性和橡胶的高弹性等物理机械性能，同时又具有优异的回收再生性，作为一种全新的 高分子材料市场迅速发展。热塑性弹性体具有非常广泛的产品适应性。由于热塑 性弹性体特殊的分子结构的可调整性和可控制性，表现出多种优异性能。随着新 型改性技术的不断出现与材料性能的不断提高， 热塑性弹性体必将拥有更加广阔 的市场空间。目前热塑性弹性体已发展到十几个品种，已取代部分天然橡胶、合 成橡胶和塑料。其中汽车用热塑性弹性体是最重要的应用领域，占到三分之一， 其次是建筑业、医用和日用生活制品。