聚丙烯化学降解与固相接枝：机理、影响因素及应用前景探究.docxVIP

聚丙烯化学降解与固相接枝：机理、影响因素及应用前景探究

一、引言

1.1聚丙烯概述

聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种由丙烯单体通过加成聚合反应生成的热塑性聚合物，为白色蜡状物固体，无毒、无味。其分子链由重复的丙烯单元通过共价键连接而成，形成线性链状结构，根据大分子链上侧甲基的空间位置排列方式不同，可分为等规、间规和无规三种形式。等规PP结构规整，结晶度高，熔点高，硬度和刚度大，力学性能优良，在工业生产中应用广泛；无规PP为不定形材料，强度很低，单独使用价值不大，常作为填充母料的载体用于改性；间规PP性能介于前两者之间，是低结晶聚合物，用茂金属催化剂生产，属于高弹性热塑材料，具有透明、韧性和柔性，冲击性能较好。

聚丙烯具有众多优异特性。在物理性能方面，其密度较低，约在0.89-0.92g/cm3之间，是轻质塑料之一，这使得制品在保证性能的同时减轻重量，降低运输和使用成本。聚丙烯的熔点约为164-176℃，具有良好的耐热性，可在100℃以上使用，轻载下可达120℃，无载条件下最高连续使用温度可达120℃，短期使用温度150℃，耐沸水、耐蒸汽性良好，特别适于制备医用高压消毒制品。在力学性能上，拉伸强度一般为21-39兆帕，弯曲强度42-56兆帕，刚性高，光泽性良好，但温度对冲击强度影响较大，室温以上冲击强度较高，低温时耐冲击性差，其力学性能与相对分子质量、结晶尺寸和结晶度有关，相对分子质量低、结晶度高、球晶尺寸大时，制品的刚性大而韧性低。在化学性能方面，聚丙烯化学稳定性较好，室温下不溶于任何溶剂，但可在某些溶剂中溶胀，可耐除强氧化剂、浓硫酸以及浓硝酸等以外的酸、碱、盐及大多数有机溶剂（如醇、酚、醛、酮及大多数羧酸等），而且耐环境应力开裂性好，但芳香烃、氯代烃会使其溶胀，高温条件下更明显，如高温下可溶于四氢化萘、十氢化萘以及1,2,4-三氯代苯等。此外，聚丙烯还具有优良的电绝缘性，环境及电场频率改变对其电性能影响不大，是优异的介电材料和电绝缘材料，可作为高频绝缘材料使用，且耐电弧性很好。

凭借这些优异性能，聚丙烯在众多领域得到广泛应用。在包装行业，聚丙烯制成的薄膜、塑料袋、容器等被大量用于食品、药品、日用品等的包装，其轻质、耐化学性和耐磨性，使得包装材料在运输和储存中表现出色。在汽车工业中，聚丙烯用于制造保险杠、仪表板、门板内饰、车身部件、引擎零件等，它的轻质和抗冲击性满足汽车零部件制造的需求，同时还能降低车身重量，提高燃油经济性。在医疗器械领域，由于聚丙烯对生物相容性良好，被用于生产医用注射器、试管、医疗包装等一次性医疗器械。在纺织业，聚丙烯纤维用于制造地毯、绳索、工业过滤材料等，其轻盈、耐磨、不易吸水等特性使其在纺织应用中独具优势。在建筑和建材领域，聚丙烯用于制造管道、隔热材料、地板材料、土工格栅、防水膜等，其抗化学腐蚀性和抗紫外线性能使其在户外建筑应用中表现优异。在电子和电器领域，聚丙烯用于制造电缆护套、插座、开关等部件，利用了其良好的绝缘性能。在家居用品方面，聚丙烯被用于制造椅子、垃圾桶、收纳箱等，成本低廉且加工性好。在农业领域，聚丙烯用于制造农膜、水管、农业包装等。在玩具制造中，也因其成本低廉、加工性好而得到广泛应用。

1.2研究背景与意义

聚丙烯虽然具有诸多优点并被广泛应用，但自身也存在一些缺点，限制了其进一步发展和应用。聚丙烯属于非极性聚合物，这导致其与其他极性树脂或极性无机填料共混时相容性较差，使得共混体系的力学性能等降低，限制了其在一些高性能材料领域的应用。例如在制备聚丙烯与极性工程塑料的合金时，由于相容性问题，材料内部界面结合力弱，容易出现相分离，导致材料的综合性能无法满足实际需求。

聚丙烯的低温脆性较为明显，在低温环境下，其冲击强度急剧下降，容易发生脆裂，这极大地限制了其在寒冷地区或低温环境下的应用。比如在寒冷地区的户外管道、汽车零部件等应用场景中，聚丙烯材料在冬季可能因低温而损坏，影响正常使用。

聚丙烯的耐候性较差，在氧和紫外线作用下易发生降解。未加稳定剂的PP粉料，室内放置4个月性能就会下降，经150℃、0.5-3.0h高温老化或经12d曝晒会发脆，这使得聚丙烯制品在户外长期使用时性能逐渐劣化，缩短了使用寿命。像户外的聚丙烯塑料制品，如遮阳棚、垃圾桶等，经过长时间的日晒雨淋后，容易出现变色、变脆、强度降低等问题。

对聚丙烯进行化学降解与固相接枝研究具有重要意义。通过化学降解可以有效控制聚丙烯的分子量及其分布，从而改善聚丙烯的加工性能。合适的分子量分布能够使聚丙烯在加工过程中流动性更好，更易于成型，提高生产效率和产品质量。例如在注塑成型过程中，分子量分布适宜