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聚丙烯(PP)具有密度小、加工成型性好、原材料丰富、价格便宜等优点,广泛应用于包装、农业、建筑、汽车、电子电气等行业。但聚丙烯具有非极性和结晶性,其与极性聚合物、无机填料及增强材料等相容性差,其染色性、粘结性、抗静电性、亲水性也较差,这些缺点制约了聚丙烯的进一步推广应用。本实验原料R-PP及r-PP就是废旧的聚丙烯水管回收得到的,其综合性能还不及新聚丙烯。
由于R-PP的力学强度和机械性能较之新聚丙烯有所降低,因此在某种程度上影响了回收材料的实用性。已有的PP增韧改性方法有共聚、接枝、交联等化学方法;以及弹性体共混、刚性有机粒子填充、单种刚性粒子填充、纤维增强、纯纳米粒子增强增韧等物理方法,但存在材料综合性能差、制备工艺复杂等问题。文章第一部分以R-PP的增强增韧为研究目标,提出以粒子组合增强增韧回收聚合物材料的新方法,利用不同粒子之间的协同效应提高R-PP复合材料的综合性能。通过L-CaCO3、nano-CaCO3、β-成核剂、PP-g-MAH等不同粒子的合理组合、表面处理,得到PP填充无机组合粒子(CIP); CIP与R-PP经混合、挤出、注射成型等工序制备;复合材料性能测试,系统研究了组合粒子用量、组合粒子种类、粒子组成、粒子组合、粒子细度以及纳米粒子用量对填充体系性能的影响规律。经过力学性能、SEM、WXRD、DSC等测定表明:L-CaCO3/nano-CaCO3和β-成核剂/nano-CaCO3都能显著提高R-PP材料的综合性能。L-CaCO3/nano-CaCO3/R-PP复合材料冲击强度、拉伸强度分别提高72.5%、24.5%;β-成核剂/nano-CaCO3/R-PP复合材料冲击强度、拉伸强度分别提高88.3%、30.5%。β-成核剂/nano-CaCO3/R-PP复合材料性能更佳。
聚丙烯纤维混凝土作为新型复合材料,广泛用于水利、交通、城市建设等工程。由于聚丙烯亲水性差限制了r-PP在这一方面应用。为了克服这些缺陷,扩展聚丙烯的应用范围,一般对其进行改性处理,使得改性后的聚丙烯具有良好的亲水性。马来酸酐(MAH)由于具有双键和反应性酸酐官能团,可以通过光化反应、共聚、接枝等方法对聚合物进行改性。文章第二部分,试辅以等离子体技术,用反应挤出方法,制备马来酸酐接枝改性的回收聚丙烯,希望在r-PP表面引入极性基团,提高亲水性。用FT-IR、静态水接触角测试研究了改性r-PP的亲水性和时效性。结果表明,通过等离子体处理后接枝MAH的办法,r-PP接触角可以降至58.9°,进一步用等离子体表面处理,可以使材料接触角降至45.6°,但存在时效性。
废旧塑料本身价格低廉,以上方法能提高回收聚丙烯性能。利用废旧塑料制造再生产品具有广阔的市场价值。