聚丙烯低温性能优化：技术进展与应用

来自 实验室仪器网

来自太原理工大学和浙江大学的研究人员开发了一种核壳复合结构，可显著提高聚丙烯（PP）的低温韧性，聚丙烯是一种广泛使用的热塑性塑料。

该研究发表在《工程》杂志上，解决了PP在低温下性能不佳的长期缺点，同时保持了其理想的特性，例如耐热性和耐化学性。

为了提高PP的低温韧性，研究人员通过将PP与高密度聚乙烯（HDPE）和聚苯乙烯-聚乙烯-聚丙烯-聚苯乙烯（SEPS）相结合，创造了一种新型复合材料。这样做形成了一种不常见的SEPS@HDPE核壳结构，其中SEPS作为核心，HDPE作为壳。

所得复合材料具有显著的材料优势。在PP/SEPS体系中添加HDPE导致PPM/HDPE复合材料发生相当大的脆性-韧性转变（PPM是指固定质量比为70/30的PP/SEPS复合材料）。

脆性-韧性转变温度（Tbd）得到有效调节，冲击强度显著提高。

添加HDPE后，PPM的冲击强度从-5°C时的13.6上升到49.3kJ/m2在-10°C下。PP中常见的拉伸强度得以保持，屈服应变和杨氏模量仅略有损失——考虑到整体机械性能，这两者都在可接受的范围内。

复合材料的流变行为表明PP发生了进一步的变化。发现长期弛豫单元与由分散颗粒产生的渗透网络微观结构有关。低百分比的HDPE（3%）促进了SEPS颗粒物理网络的创建，而高HDPE水平（超过10%）会使物理网络退化。

PPM/HDPE复合材料的最终增韧与其软核硬壳结构有关。HDPE减小了分散相的大小，抑制了SEPS聚结，并创造了一个分布应力集中的中间层。这增加了基体剪切屈服，同时成功抑制了裂纹的发展。

除了展示改善PP复合材料特性的可能性外，本研究还提出了一种可行的低温增韧技术，该技术可应用于其他热塑性聚合物。这些发现可能会影响从汽车到包装等广泛行业的未来材料设计。

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