摘要: 聚丙烯（PP）具有质轻、比强度高、耐热与耐腐蚀等优异的性能，是替代金属基外壳材料的首选。然而，其光泽度较低，挥发性有机化合物（VOC）含量较高，阻碍了其在家电、汽车装饰、日用品等领域的应用。因此，迫切需要开发一种环境相容的、适应不同应用... 展开 聚丙烯（PP）具有质轻、比强度高、耐热与耐腐蚀等优异的性能，是替代金属基外壳材料的首选。然而，其光泽度较低，挥发性有机化合物（VOC）含量较高，阻碍了其在家电、汽车装饰、日用品等领域的应用。因此，迫切需要开发一种环境相容的、适应不同应用环境的、高光泽低气味的聚丙烯材料，以满足其在家电、汽车装饰、日用品等领域的应用需求。 本文采用熔融共混和纳米复合技术，以聚丙烯EPZ30R为基料，采用向基体中引入相容性好、成核效果优异的α成核剂以及吸附、光解作用较好的除味剂等功能填料，制备出了具有高光泽低气味性能的聚丙烯材料，在有效提高其力学性能的基础上，大幅度改善材料的光泽度与气味性能，并赋予聚丙烯材料的结构和光泽气味性能的智能可控性。研究了成核剂和除味剂对聚丙烯微观结构和性能的影响，考察了聚丙烯材料在不同制备工艺条件下微观结构和性能的变化，揭示了基础树脂的微观结构与光泽性能之间的关系，结合成核剂的成核机理与除味剂的吸附、光解效应，分析了影响PP光泽度与气味的物理机制。在此基础上，从聚丙烯材料的结构设计入手，发展了几种高光泽低气味及性能智能可控的聚丙烯材料，提高我国在该领域的国际竞争力，满足了我国家电、汽车装饰、日用品等领域对高性能聚丙烯材料的迫切需求。 主要研究内容与研究结果如下： （1）采用EPZ30R与EP548N为基础树脂，研究了连续相与分散相的相容性与光泽度的相关关系。结果表明：EPZ30R中连续相与分散相的分子量分布（MWD）较窄，玻璃化转变温度(Tg)之差较小，橡胶相尺寸较小与分布较均匀，乙烯含量与橡胶相含量低，使得光泽度较高，综合性能优于EP548N。基础树脂中的连续相与分散相的相容性好，有助于PP表面平整度的提高，进而改善PP的光泽度。 （2）采用α成核剂HPN-20E、EPX715与NX8000对PP的光泽度进行改性研究，制备了光泽度较高的EPZ30R材料。结果表明：HPN-20E改性EPZ30R的晶核密度较大，结晶速率最快，结晶度较大，光泽度较高，模量大，热变形温度高，气味较低，综合性能良好。成核剂可以细化PP的球晶尺寸，使得球晶的尺寸小于可见光波长，减弱了PP对光的散射与折射作用，提高了反射光的光通量，从而提高PP的光泽度。 再采用上一步实验优选的HPN-20E，按照0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%与0.08%的添加配方，制备了高光泽EPZ30R材料。结果表明：当HPN-20E的用量为0.07%时，PP的晶核密度大、晶粒尺寸小，结晶速率快，结晶度大，光泽度高，模量大，热变形温度高。适量的HPN-20E在PP基体中分散得更加均匀，对PP光泽度的提升效果更佳的显著。 （3）首先采用表面改性剂KH570对nano-ZnO进行表面改性处理，制备了改性nano-ZnO粉体。结果可知：改性nano-ZnO的接触角为151.35°，基本未出现二次团聚现象，-OH峰也明显减弱，说明改性效果明显。改性nano-ZnO的极性越低，在PP基体中的分散得越均匀，有利于PP光泽度的改善。 其次，采用自制改性nano-ZnO除味剂、硅酸盐除味剂与商品分子筛除味剂，制备了低气味EPZ30R材料。结果表明：自制改性nano-ZnO除味剂改性PP的气味等级降低了1.50，光泽度也较高，改性效果较佳。改性nano-ZnO的比表面积较大时，可以吸附更多的VOC(Volatile Organic Compounds)小分子，同时将小分子光解成CO2和H2O等基本无害的物质，通过自然挥发或者抽真空等方式使其排出PP基体，达到永久去除PP中气味的目的。 最后，采用HPN-20E与nano-ZnO复配的改性剂，按照一定的比例与用量，制备了高光泽低气味EPZ30R材料。结果表明：当HPN-20E与改性nano-ZnO的比例为2/3，总用量为0.10%时，EPZ30R的VOC、雾度（FOG）值较小，气味等级低，晶核密度大、晶粒尺寸小，结晶速率快，光泽度高，力学性能基本不变。HPN-20E与改性nano-ZnO对PP光泽度与气味性能的改善具有协同作用。 收起