塑料的改性方法

从历史来看，最先出现的塑料是PVC，1927年由B•F good rich 公司开发成功，从此以后，每隔一段时间就有一种新型塑料面世，直到最近开发出的生物降解塑料，总共有近100种塑料投放到市场。

这些新塑料具有不同以往聚合单体、性能和用途。作为材料的一种，塑料具备与生俱来的优势——易成型，边角料少，密度低，易调制颜色等等。作为化工技术的一个分支，塑料改性技术使得塑料的应用面更为广泛，成本更为低廉。

总体来看，塑料改性技术的方法包括：塑料的添加改性；塑料的共混改性；塑料的复合改性；塑料的形态控制改性；塑料的交联改性；塑料的表面改性；塑料的共聚及接枝改性。

1. 塑料添加改性

塑料添加改性是指在聚合物（树脂）中加入小分子无机物或有机物，通过物理或化学作用，以取得某种预期性能的一种改性方法。塑料的添加改性是开发最早的一种改性方法，它改性效果明显，工艺简单，成本低，因而应用十分广泛，约占整个塑料改性的三分之二以上。

常用的塑料添加剂有：

无机添加剂:填充剂、增强剂、阻燃剂、着色剂及成核剂等。

有机添加剂主要有：增塑剂、有机锡稳定剂、抗氧剂及有机阻燃剂、降解添加剂等。

塑料的添加改性按添加改性的目的分为降低成本、（添加各种价廉的无机、有机填料）；提高强度（添加各种增强纤维）；提高韧性（添加弹性体及超细填料等）；提高阻燃性（添加金属氧化物、金属氢氧化物、无机磷、有机卤化物、有机磷化物、有机硅及氮化物等）；提高寿命（添加各种抗氧剂、光稳定剂等）；改善加工性（添加增塑剂、热稳定剂、润滑剂及加工助剂等）；增加耐磨性（添加石墨、MoS2、SiO2等）；改善结晶结构（添加成核剂，具体有有机羧酸类、山梨醇类等）；改善抗静电及导电性（添加抗静电剂及导电剂）改善可降解性（淀粉填充、降解添加剂等）；改善抗射线辐射性能等。

2. 塑料共混改性

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为在树脂中混入小分子物质，而塑料共混改性为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。

3. 塑料复合改性

塑料的复合改性即通过粘合剂或热熔等方法将两层或两层以上的膜、片等材料复合在一起而形成一种多层膜、片等材料的方法。塑料的复合改性实际上是塑料共混改性方法中层状共混的极端化，也可以看成是一种特殊的塑料共混改性。

4. 塑料形态控制改性

塑料的形态控制改性即控制塑料制品上述不同的聚集形态，使之取得我们预期的性能。在非外力作用下通过加工成型工艺条件的调整，进行形态控制一般称之为自我改性，其中以自增强最为常用。这是目前研究活跃的一个改性领域。

通过塑料形态控制可以改善塑料的许多性能，如力学、热学、光学等各个方面，有些方面的改性效果十分明显。例如通过成核技术控制结晶质量和用双向拉伸技术获取高度取向都已获得广泛的应用。

5. 塑料交联改性

塑料交联为聚合物大分子链在某种外界因素影响下产生可反应自由基或官能团，从而在大分子链之间形成新的化学键，使线型结构聚合物形成不同程度网状结构聚合物的过程。可引发交联的外界因素为不同形式的能源，具体有光、热及辐射等。

6. 塑料表面改性

塑料表面改性是指通过物理或化学方法使塑料制品表面性能发生变化的一类改性方法。塑料表面改性与其它改性不同之处有二点：一是其改性仅局限于制品的表面，其内部性能不发生变化；二是其改性实施于塑料制品一次成型加工之后，属于二次加工改性。

塑料表面改性的目的主要可分为两大类：一类是直接应用的改性，另一类是间接应用的改性。

（一）直接应用的塑料表面改性直接应用改性是指可以直接获得应用的一些改性，具体有表面光泽度、表面硬度、表面耐磨性及摩擦性、表面防老化、表面阻燃、表面导电及表面阻隔等。塑料表面这方面的改性近年来开发应用很快，如在塑料阻隔改性方面，表面阻隔改性占有很重要的地位。

（二）间接应用的塑料表面改性间接应用改性是指为直接应用打基础的一些改性，具体如为改善塑料的粘接性、印刷性及层化性等而进行的提高塑料表面张力的改性。例如，以塑料电镀为例，未经表面处理的塑料品种只有ABS的镀层牢度能达到要求；尤其聚烯烃类塑料品种，镀层牢度十分低，必须进行表面改性以提高与镀层的结合牢度，方可进行电镀处理。

7. 塑料的共聚及接枝改性

该方法属于聚合过程，这里就不详述了。

塑料改性是基础树脂、加工助剂和/功能性添加剂、加工工艺等配方、加工装备技术说的集成。塑料改性涵盖的技术领域广，涉及技术要点多。目前越来越多的工程技术人员把关注焦点过多集中于组分的选配，逢塑料改性必谈配方。诚然，配方是塑料改性的重要环节之一，但研发或者生产技术人员仅仅关注配方是远远不够的。

调整配方是最容易实现塑料改性应用目标的捷径。但是，将改性配方视为诊治塑料改性技术缺陷的处方，往往误导塑料改性技术的发展与提高。

塑料改性，即通过向塑料原料内添加增强纤维、填料、增韧剂、防老化剂、阻燃剂等物质，使之获得特定性能的加工方法。具体改性方法有增强、填充、增韧、增透、阻燃、合金、导电、染色、防老化、耐油/耐化学改性等，有时会根据具体产品需求同时进行多个方向的改性。

改性可以大大拓宽塑料材料的使用范围，但是改性不是万能的，由于各种塑料材料本身性能的局限性，改性塑料不可能完全取代其它材料，如金属、工程塑料、木材等。

楼上说的太夸张了，取代钢铁，你家盖楼用塑料混凝土吗？

1、改性塑料，是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工改性，提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。

2、通过改性的塑料部件不仅能够达到一些钢材的强度性能，还具有质轻、色彩丰富、易成型等一系列优点，因此“以塑代钢”的趋势在很多行业都显现出来，而现阶段要找出一种大规模替代塑料制品的材料几乎是不可能的。

所谓“塑料改性”是指通过在塑料树脂中添加一种或多种其它物质,来达到改变其原有性能、改善一方面或多方面性能,从而达到拓展其适用范围之目的的方法.经过改性的塑料材料统称“改性塑料”. 塑料改性的方法大致有以下类型： 1、增强：通过加入玻璃纤维、碳纤维、云母粉等纤维状或片状填料来达到增加材料刚性及强度的目的,如电动工具中使用的玻璃纤维增强尼龙等. 2、增韧：通过在塑料中加入橡胶、热塑性弹性体等其它物质来达到提高其韧性/冲击强度的目的,如汽车、家电及工业用途中常见的增韧聚丙烯等. 3、共混：将两种或多种不完全相容的聚合物材料均匀地混合成宏观相容、微观分相的混合物,以满足对物理机械性能、光学性能、加工性能等方面的某些要求的方法. 4、合金：与共混相似,但组分间相容性好,容易形成均相体系,并且可获得单一组分所无法达到的某些性能,如PC/ABS合金,或PS改性PPO等. 5、填充：通过在塑料中加入填料来达到改善物理机械性能或降低成本的目的. 6、其它改性：如利用导电性填料来降低塑料的电阻率；添加抗氧化剂/光稳定剂来改善材料的耐候性；加入颜料/染料来改变材料的颜色、加入内/外润滑剂使材料的加工性能得到改善、使用成核剂改变半结晶性塑料的结晶特性来改善其机械性能及光学性能等等. 除了上述物理改性方法外,还有利用化学反应对塑料进行改性,使之获得特定性能的方法,如马来酸酐接枝聚烯烃、聚乙烯的交联、纺织行业中利用过氧化物来使树脂降解以改善流动性/成纤性能等.不一而足.工业上经常会将多种改性方法共同使用,比如在塑料增强改性过程中为了不过多损失冲击强度而同时加入橡胶等增韧剂；或热塑性硫化胶(TPV)的生产中同时存在物理混合和化学交联等等……

塑料改性塑料改性是将石油化工企业生产出的大批量通用树脂通过物理的、化学的、机械的方法，改善或增加其功能，在电、磁、光、热、耐老化、阻燃、机械性能等方面达到特殊环境条件下使用的功能。 改性塑料是涉及面广、科技含量高的一个塑料产业领域，而塑料改性技术——填充、共混和增强改性更是深入几乎所有的塑料制品的原材料与成型加工过程。从原料树脂的生产到从多种规格及品种的改性塑料母料，为了降低塑料制品的成本，提高其功能性，离不开塑料改性技术 为了降低成本，提高性能，满足不同的需要，塑料常要通过改性才能适应各种实际要求。常用的方法主要有： 1.填充改性 在塑料中加入一定量的填料是降低塑料价格，改善性能的重要方法。如酚醛树脂中填充木屑和纸张制成实用的电木材料，克服了性脆的弱点。 2.共混改性 性质相近的两种或两种以上的高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。 3.共聚改性 两种或两种以上的单体发生聚合反应得到一种共聚物，如乙烯和丙烯共聚得到一种弹性很好的乙丙橡胶；丙烯腈，丁二烯和苯乙烯一起共聚得到ABS树脂。http://baike.baidu.com/view/3346309.htm

塑料之所以要改性，是因为它本身有这样或那样的缺陷，所以需要采用改性的方法，来把这些缺陷抹去。

针对它不同的缺陷，需要用到不同的改性方法，也就涉及不同的原理了：

1、由于一般来说聚合物熔体的粘度以及产物的玻璃化温度和弹性模量较高，所以需要用增塑剂改性，其作用机理是基于增塑剂分子对聚合物分子链间引力的削弱。

2、由于一般来说聚合物加工过程中要加热，比较容易热降解，故此要添加热稳定剂。原理是捕捉受热过程中产生的自由基。

3、添加抗氧剂

4、添加光稳定剂。由于塑料和其他聚合物吸收了紫外光能量，可引发自动氧化反应，并导致降解。这一过程称为光氧化或光老化，能够抑制或延缓这一过程的物质称为光稳定剂。

5、添加阻燃剂。由于大多数塑料具可燃性，故此要添加阻燃剂提高塑料的阻燃性。

……

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一、增强技术

纤维增强是塑料改性的重要方法这一，镁盐晶须和玻璃纤维均能有效地提高聚丙烯的综合性能。以玻璃纤维增强的聚丙烯具有较低的密度，低廉的价格以及可以循环使用等优点，正逐步取代工程塑料与金属在汽车仪表板，汽车车身和底盘零件中的应用：与玻璃纤维相比，镁盐晶须的模塑制品具有更高的精度，尺寸稳定性和表面光洁度，适用于制备各种形状复杂的部件，轻质高强度阻燃部件和电子电器部件。作为一种改性剂，镁盐晶须能大幅度提高聚丙烯的强度，刚度，抗冲击和阻燃性能。因此，镁盐晶须和玻璃纤维在聚丙烯改性中的应用越来越受到重视。

二、增韧技术

矿物质增强增韧是最为普遍的改性途径之一。向聚丙烯原料中添加的矿物质通常是碳酸钙，滑石粉，硅灰石，玻璃微珠，云母粉等。这些矿物质不仅可以在一定程度上改善聚丙烯材料的机械性能和冲击韧性，降低聚丙烯材料的成型收缩率以加强其尺寸稳定性，并且由于矿物质与聚丙烯基体在成本上的巨大差别，可以大幅度降低聚丙烯材料的成本。

矿物质增强增韧聚丙烯是所有改性聚丙烯材料在家用电器中应用最广泛的一种。波轮洗衣机和滚筒洗衣机的内筒一般使用的都是矿物质增强增韧聚丙烯材料，以代替早期的不锈钢内筒。聚丙烯材料经矿物质增强增韧后，可克服其原有的强度不足，光泽度不好，收缩太大等问题。这种改性聚丙烯除了用于制作洗衣机的内筒以外，还被用于制作波轮和取衣口等部件，仅海尔集团对其每年的用量就在1700吨左右（每个洗衣机内筒约重2kg）。这种材料的矿物质添加量高达40%，其拉伸强度达33Mpa，断裂伸长率可达90%以上，缺口冲击强度约为10KJ/m2。

微波炉的很多部件也采用矿物质增强增韧聚丙烯材料制造。由于矿物质的加入，可以在聚丙烯材料本身较高的耐热温度的基础上，使其耐热温度进一步得到提高，以适应微波炉对高温的要求。例如，微波炉门体的密封条，微波炉扬声器喇叭口，喇叭支架等都采用了这种改性的聚丙烯材料。冰箱上的搁物架也基本采用了矿物质增强增韧聚丙烯材料，由于与玻璃面板可进行整体注塑，从而很好地解决了原来ABS材料的面板沁水问题。

三、填充改性

新型高填充玻纤改性塑料，它可克服常规玻璃纤维增强热塑性塑料的缺陷。这种材料的基体是高温热塑性塑料如液晶聚合物，聚醚砜，聚醚酰亚胺和聚苯硫醚。在玻纤填充量在80%时，改性材料但仍能操持良好的可加工性。用新材料生产的部件具有耐磨损和耐温变的良好特性。这种新材料可与塑料和金属粘合，适用于表面摸塑设备加工，潜在的应用包括汽车和燃料系统部件，轴承，电子零部件，抗刮伤外壳等，这种玻璃增强物的辅加效益是阻燃性好，能回收利用，高度耐热和尺寸稳定等。

四、共混与塑料合金技术

塑料共混改性指在一种树脂中掺入一种或多种其他树脂（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。氟塑料合金是采用国内现有的超高分子量聚全氟乙丙烯（FER）为主要原料，与四氟乙烯加填料直接共混，用物理方法制造的，此材料性能超过了世界公认的“塑料王”聚四氟乙烯。

五、阻燃技术

高聚物的阻燃技术，当前主要以添加型溴系阻燃剂为主，常用的有十溴二苯醚、八溴醚、四溴双酚A、六溴环十二烷等，其中尤以十溴二苯使用量为最大，溴化环氧树脂由于具有优良的熔流速率，较高的阻燃效率，优异的热稳定性和光稳定性，又能使被阻燃材料具有良好的物理机械性能，不起霜，从而被广泛地应用于PBT、PET、ABS、尼龙66等工程塑料，热塑性塑料以PC/ABS塑料合金的阻燃处理中。

阻燃剂家族中的其他品种有磷系、三嗪系、硅系、膨胀型、无机型等，这些阻燃剂在各种不同使用领域发挥着各自独特的阻燃效果。在磷系阻燃剂中，有机磷系的品种大都是油液状，在高聚物加工过程中不易添加，一般在聚氨酯泡沫、变压器油、纤维素树脂、天然和合成橡胶中使用。而无机磷系中的红磷，是纯阻燃元素，阻燃效果好，但它色泽鲜艳，因而应用受部分限制。红磷的应用要注意微粒化和表面包覆，这样使它在高聚物中有较好的分散性，与高聚物的相容高性好，不易迁移，能长久保持高聚物难燃性能。

六、纳米复合技术

科研人员发现，当微粒达到纳米量级时会出现一种新奇现象，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁、热力学等性能呈现出与传统材料的极大差异。根据纳米材料的结构特点，把不同材料在纳米尺度下进行合成与组合，可以形成各种各样的纳米复合材料，例如纳米功能塑料。

一般塑料常用的种类有PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）、PA（聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、PS（聚苯乙烯）等几十种，为满足一些行业的特殊需求，用纳米技术改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能，强度高，耐热性强，重量更轻。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料很可能会普遍应用在汽车上。这些纳米功能塑料最引起汽车业内人士注意的有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。

增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度，抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。增强增韧塑料可以代替金属材料，由于它们比重小，重量轻，因此广泛用于汽车上可以大幅度减轻汽车重量，达到节省燃料的目的。这些用纳米技术改性的增强增韧塑料，可以用于汽车上的保险杠、座椅、翼子板、顶蓬盖、车门、发动机盖、行李舱盖等，某至还可用于变速器箱体，齿轮传动装置等一些重要部件。

七、热塑性弹性体技术

热塑性弹性体简称TPE/TPR，以SEBS、SBS为基材，是一类具有通用塑料加工性能，但产品有着类似文联橡胶性能的高分子合金材料。在多材料模塑中，热塑性弹性体有4个基本的类型，即苯乙烯嵌段共聚物（SBC）、热塑性硫化胶（TPV）、热塑性聚氨酯（TPU）和共聚多酯（COPE）。

热塑性聚氨酯弹性体是第一个能够运用热塑性工艺加工的弹性体。有聚酯和聚醚两种类型，聚酯型具有较高的机械性能，聚醚型比聚酯型具有较好的水解稳定性和低温韧性。聚氨酯橡胶具有良好的耐磨性、添加剂可以提高耐候性，尺寸稳定性和耐热性，减少摩擦或增加阻燃性，它们在各硬度等级产品中具有很广泛的应用，涉及汽车密封件和垫圈，稳定杆套，医用导管、起博器和人造心脏装置、手机天线齿轮、滑轮、链轮、滑槽衬里、纺织机械部件、脚轮、垫圈、隔膜、联轴器和减振部件。

共聚多酯弹性体具有良好的动态性能、高模数、高伸长和撕裂强度，还有在高温和低温条件下具有良好的抗挠屈疲劳性。通过组合紫外线稳定剂或炭黑可以提高耐候性，耐无氧化酸性、一些脂族烃、芳烃燃料、碱性溶液、液压流体的性能表现为良好甚至优异；然而，无极性材料，如强无机酸和碱、氯化溶剂、苯酚类和甲酚会使聚酯降解，共聚多酯在一般情况下比热塑性弹性体昂贵，应用于弹性联轴器、隔、齿轮、波纹管垫环、保护套、密封件、运动鞋鞋底、电气接头、扣件、旋钮和衬套中。

2007年世界热塑性弹性体（TPE）消费超过230万吨，总产值超过110亿美元，2001-2007年间世界消费保持年均6.5%的增长率。其中，北美消费平均增幅为5.7%，欧洲为4.4%，拉丁美洲则以两位数速率快速增长，亚太地区年均增幅大于8%。高速的增长将带动各行各业对TP巨的使用，汽车和日用品消费是拉动热塑性弹性体消费增长的主要因素，不同品种的热塑性弹性体增长率不相同。热塑性聚氨酯应用以年均6.3%的速率增长，主要应用于汽车业预计未来热塑性聚氨酯在日用品和体育用品上应用会有所突破。

八、反应接枝改性

在由一种或几种单体组成的聚合物的主链上，通过一定的途径接上由另一种单体或几种单体组成的支链的共聚反应。是高聚物改性技术中最易实现的一种化学方法。

马来酸酐接枝改性聚合物一般采用双螺杆挤出机熔融接枝法制备，其系类品种包括聚乙烯（PE-g-MAH）、聚丙烯（PP-g-MAH）、ABS（ABS-g-MAH）、POE（POE-g-MAH）、EPDM（EPDM-g-MAH）等，其操作工艺简单、生产成本低、产品质量稳定等特点。其中产品MAH接枝率在0.5~2.5%范围内可调，其他力学性能指标优良。可广泛用作各类非极性聚合物（如PE、PP等）与极性聚合物（如PC、PET、PA等）其混改性时的相容剂等。

纳米碳酸钙是一种十分重要的无机增韧增强功能性填料，被广泛地应用在塑料、橡胶、涂料和造纸等工业领域，为降低纳米碳酸钙表面高势能、调节疏水性、提高与基料之间的润湿性和结合力、改善材料性能，须对纳米碳酸钙进行表面改性常用的碳酸钙表面改性方法主要以脂肪酸（盐），钛酸酯，铝酸酯等偶联剂在碳酸钙表面进行化学改性，从而使改性碳酸钙填充的聚合物冲击强度得到较大的提高，为了提高无机填料与有机基体之间的相容性，用高分子有机物对无机填料进行表面接枝改性是一种常用方法。Takao Nakatsuka 以磷酸盐改性超细CaC03表面，然后与聚异丁烯酸接枝，P.Godard采用羧酸吸附和聚丁基丙烯酸接枝对CaC03表面改性，与丙稀单体混合后通过聚合制备了性能较好的PP/CaC03复合材料。