Physikalische Modifikation von Polypropylen
Durch die Zugabe organischer oder anorganischer Additive zur PP-Matrix ( Polypropylen ) während des Misch- und Compoundierprozesses lassen sich Hochleistungs-PP-Verbundwerkstoffe herstellen. Zu den wichtigsten Methoden zählen die Modifizierung der Füllstoffe und die Modifizierung der Mischung.
Füllungsmodifikation
Beim PP-Formverfahren werden dem Polymer Füllstoffe wie Silikate, Calciumcarbonat, Silica, Cellulose und Glasfasern zugesetzt, um die Hitzebeständigkeit zu verbessern, Kosten zu senken, die Steifigkeit zu erhöhen und die Formschrumpfung von PP zu verringern. Allerdings nimmt die Schlagzähigkeit und Dehnung von PP ab. Glasfaser ist ein ausgezeichneter anorganischer, nichtmetallischer Whisker mit niedrigem Preis, guter Isolierung, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hoher mechanischer Festigkeit. Es ist weit verbreitet und die Leistung von PP, das durch Glasfaserfüllung modifiziert ist, wird erheblich verbessert. Ab einem Glasfaseranteil von etwa 30 % können die mechanischen Eigenschaften des Materials jedoch deutlich verbessert werden. Eine übermäßige Zugabe von Glasfasern kann zu einer unzureichenden Imprägnierung einiger Glasfasern führen, was zu einer schlechten Bindungsleistung zwischen der Polymermatrix und den Glasfasern führt, was zu einer Verringerung der mechanischen Festigkeit des Verbundmaterials führt. Darüber hinaus nimmt mit zunehmendem Glasfaseranteil die Fließfähigkeit des Verbundwerkstoffs ab, was zu Schwierigkeiten bei der PP-Formung und -Verarbeitung führt.
Mischmodifikation
Mischen von PP (Polypropylen) mit Polyethylen, technischen Kunststoffen, thermoplastischen Elastomeren oder Gummi zur Verbesserung der Leistung von PP. Die Mischungsmodifikation wird in Verarbeitungsgeräten wie Innenmischern, offenen Mühlen und Extrudern durchgeführt. Der Prozess ist leicht zu kontrollieren, hat einen kurzen Produktionszyklus und niedrige Kosten und kann verschiedene Eigenschaften von PP wie Färbbarkeit, Verarbeitbarkeit, antistatische Eigenschaften und Schlagfestigkeit verbessern. Durch das Mischen von Polymeren können die herausragenden Eigenschaften jeder Komponente umfassend genutzt, die Defizite der Eigenschaften jeder Komponente ausgeglichen und die Gesamtleistung der Mischung erheblich verbessert werden. Allerdings sind die Tieftemperaturbeständigkeit und die Alterungsbeständigkeit von gemischtem PP noch nicht optimal. Während der Mischungsmodifikation kann die Scherkraft dazu führen, dass einige große Molekülketten zerschnitten werden und freie Radikale entstehen, die Pfropf- oder Blockcopolymere bilden können und effektiv als Kompatibilisator für PP wirken.
Die PP-Modifikationstechnologie hat den Anwendungsbereich von Verbundwerkstoffen erheblich erweitert und die Kosteneffizienz von Produkten verbessert, den technischen Prozess von PP gefördert und seinen Anwendungsbereich von allgemeinen Kunststoffen auf technische Kunststoffe erweitert. In den letzten Jahren hat sich die Forschung und Entwicklung der PP-Modifikationstechnologie rasant weiterentwickelt, und immer mehr neue Technologien wurden auf die PP-Modifikation angewendet, was die Gesamtleistung von PP erheblich verbessert und seinen Anwendungsbereich mit breiten Entwicklungsaussichten kontinuierlich erweitert hat.
Verstärkungsmodifikation
Durch die Zugabe von Faserstoffen zu Kunststoffen kann die Festigkeit von Kunststoffen deutlich verbessert werden, daher der Name „Verstärkungsmodifikation“. Materialien mit einem großen Verhältnis von Durchmesser zu Dicke können den Biegemodul (Steifigkeit) von Kunststoffmaterialien erheblich verbessern, was auch als Verstärkungsmodifikation bezeichnet werden kann.
Die bei der Verstärkungsmodifizierung von PP (Polypropylen) hauptsächlich verwendeten Verstärkungsmaterialien sind Glasfasern und deren Produkte sowie Kohlenstofffasern, organische Fasern, Borfasern, Whisker usw. Zu diesen gehören die Glasfasern, die in glasfaserverstärktem PP verwendet werden hauptsächlich nicht-alkalische Glasfasern und mittelalkalische Glasfasern, wobei nicht-alkalische Glasfasern den größten Anteil haben. Der Durchmesser der Glasfasern wird im Bereich von 6–15 μm kontrolliert, und die Länge der Glasfasern muss garantiert innerhalb von 0.25–0.76 mm liegen, um die Leistung des Produkts sicherzustellen und eine gute Verteilung der Glasfasern zu gewährleisten.
Es wird allgemein angenommen, dass die Länge der Glasfasern im Produkt mehr als 0.2 mm betragen sollte, um einen Modifikationseffekt zu erzielen. Der Glasfaseranteil (Massenanteil) liegt am besten zwischen 10 % und 30 %, bei über 40 % nimmt die Leistung ab. Darüber hinaus kann die Zugabe von Organosilan-Haftvermittlern dafür sorgen, dass Glasfasern und PP eine gute Grenzfläche bilden, das Biegemodul, die Härte, die Lastverformungstemperatur und insbesondere die Dimensionsstabilität des Verbundsystems verbessern. Glasfaserverstärktes PP kann die mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit verbessern, außerdem ist die Beständigkeit gegen Wasserdampf, chemische Korrosion und Kriechen gut. Es kann in vielen Fällen als technischer Kunststoff verwendet werden, beispielsweise für Lüfterflügel, Heizgitter, Laufräder, Lampenschirme, Elektroöfen und Heizgehäuse usw.
Während die Produktion von Polypropylen schnell zunimmt, verbessert sich auch seine Leistung ständig, sodass sich die Breite und Tiefe seiner Anwendung ständig verändert. In den letzten Jahren sind einige neue Polypropylensorten mit einzigartigen Eigenschaften entstanden, wie beispielsweise transparentes Polypropylen und hochschmelzfestes Polypropylen, entweder durch Verbesserungen in der Polymerisationsreaktion oder durch Maßnahmen, die während der Granulierung nach der Polymerisation ergriffen wurden.
