聚丙烯收缩率难以控制吗？事实证明，这五个因素是错误的
2022年07月07日
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本文系统探讨了聚丙烯（PP）成型收缩率的成因及调控路径。指出高结晶度是导致PP收缩率大（1.7–2.2%）的根本原因，并从五大维度解析改性对收缩率的影响：1）橡胶类弹性体（POE/EPDM/SBS）随含量增加显著降低收缩，POE效果最优；2）矿物填料通过稀释、成核及干扰结晶三重机制抑制收缩，片状、细粒径、表面处理及高添加量效果更佳；3）玻璃纤维（尤以长纤和晶须为优）大幅降低收缩（30%玻纤可使收缩率由1.8%降至0.5%），兼具刚性约束与结晶抑制作用；4）共混PE破坏双方结晶结构，协同降缩；5）MFI升高（分子量下降）反而加快结晶、增大收缩。全文聚焦收缩率精准控制这一工程关键，为PP替代工程塑料提供技术支撑。
聚丙烯 是最广泛使用的通用塑料之一。它具有低密度、良好的刚性、抗弯曲、耐化学腐蚀和良好的绝缘性能等优点。其缺点是低温冲击性能差、易老化和成型收缩率大。
通过改性可以改善聚丙烯的低温冲击性能、成型收缩率和热老化性能。如果能够很好地控制收缩率，对于聚丙烯改性材料的推广和使用具有重要意义，同时也是保证产品质量的重要方面。特别是使用改性聚丙烯替代传统工程塑料，收缩率非常重要。
聚丙烯改性在中国拥有成熟的技术，但对收缩率的分析相对分散。小巴整合了现有信息，并对这个问题进行了一些阐述，希望能为业内人士提供一些思路。
聚丙烯的大模塑收缩是聚丙烯本身的一个主要缺点，这主要是由于聚丙烯的高结晶度。结晶后的聚丙烯的比重增加，体积减少。当结晶度为0%和100%时，比重分别为0.851和0.936。因此，纯PP的模塑收缩通常在1.7-2.2之间。
控制聚丙烯的成型收缩主要是为了在成型过程中控制其原材料的结晶度：结晶度越小，成型收缩越小；相反，结晶度越高，成型收缩越大。
在聚丙烯改性塑料中，添加各种改性剂在不同程度上破坏了聚丙烯的原始结晶度，从而改变了聚丙烯的原始成型收缩率。
1. 橡胶对聚丙烯收缩率的影响
随着橡胶含量的增加，成型收缩率呈现下降趋势。这主要是因为橡胶的加入破坏了聚丙烯本身的结晶度，导致成型收缩率下降，并且三种弹性体POE、EPDM和SBS对成型收缩率也有不同的影响。
图片
当弹性体含量小于5%时，各种类型弹性体对PP收缩率的影响基本相同。只有当弹性体含量超过5%时，不同弹性体品种的影响程度才有所不同，对收缩率的影响顺序为POE>EPDM>SBS，这与弹性体对PP的增韧效果一致。
在PP中，混合添加无机填料和弹性体，缩减率降低效果更好。
2. 矿物填料对聚丙烯改性材料成型收缩的影响
聚丙烯的矿物添加剂主要包括碳酸钙、滑石粉、云母粉等。矿物添加剂对聚丙烯改性材料的成型收缩影响主要有三个原因：
一是矿物添加剂本身不收缩，其添加降低了聚丙烯改性材料的整体比例收缩率；二是矿物添加剂的添加必然会影响聚丙烯的结晶度，从而影响收缩率；三是细矿物添加剂加入后，作为成核剂，改变聚丙烯的结构状态，防止大球晶的形成，也影响聚丙烯的成型收缩。
1) 填料的形状
无机填料的不同形状对收缩有不同的影响，具体影响顺序为片状 > 针状 > 颗粒 > 球状。
2) 填料的粒径
相同填料的不同粒径对收缩有不同的影响。粒径越小，收缩减少越大。以滑石粉填充的PP（20%滑石粉 + 8% POE）为例，不同粒径的滑石粉对收缩的影响如下。
3) 填料的表面处理
对于相同的填料，与树脂复合时是否进行表面处理对收缩率有不同的影响。经过表面处理的填料对收缩率的影响更大。
4) 填充物的数量
相同填料的不同添加量对收缩率有不同的影响。填料添加量越大，收缩率下降越明显。
3. 纤维对聚丙烯改性材料成型收缩的影响
这里提到的纤维包括各种类型的无机纤维和有机纤维。以短玻璃纤维增强为例，向PP树脂中添加不同含量的玻璃纤维可以大大降低其成型收缩率。
与短玻璃纤维相比，长玻璃纤维增强聚合物的优点是收缩率较低，并且在纵向和横向方向上的收缩率一致。晶须增强聚合物的收缩率低于玻璃纤维增强聚合物。
玻璃纤维对聚丙烯改性材料的成型收缩率影响最大。当玻璃纤维含量达到30%以上时，聚丙烯改性材料的成型收缩率从1.8降至0.5，表面处理过的玻璃纤维对成型收缩率的影响比未处理的玻璃纤维更大。
玻璃纤维的加入破坏了聚丙烯的结晶性并影响收缩率，更重要的是，玻璃纤维限制了聚丙烯的结晶收缩。
四、聚乙烯添加对聚丙烯成型收缩率的影响
聚乙烯的添加也影响聚丙烯改性材料的成型收缩率。虽然聚乙烯也是一种高结晶度的塑料，成型收缩率也很大，但加入聚丙烯后，各自的结晶度在不同程度上被破坏，从而降低了整体成型收缩率。
它可以与其他树脂混合，或进行化学交联和接枝改性。
5. 聚丙烯自身MFI变化对成型收缩率的影响
聚丙烯的成型收缩率受其结晶度影响，而结晶度又受其自身分子量影响。当MFI增加时，分子量减小，结晶速率增加，成型收缩率增加。
通过改性可以改善聚丙烯的低温冲击性能、成型收缩率和热老化性能。如果能够很好地控制收缩率，对于聚丙烯改性材料的推广和使用具有重要意义，同时也是保证产品质量的重要方面。特别是使用改性聚丙烯替代传统工程塑料，收缩率非常重要。
聚丙烯改性在中国拥有成熟的技术，但对收缩率的分析相对分散。小巴整合了现有信息，并对这个问题进行了一些阐述，希望能为业内人士提供一些思路。
聚丙烯的大模塑收缩是聚丙烯本身的一个主要缺点，这主要是由于聚丙烯的高结晶度。结晶后的聚丙烯的比重增加，体积减少。当结晶度为0%和100%时，比重分别为0.851和0.936。因此，纯PP的模塑收缩通常在1.7-2.2之间。
控制聚丙烯的成型收缩主要是为了在成型过程中控制其原材料的结晶度：结晶度越小，成型收缩越小；相反，结晶度越高，成型收缩越大。
1. 橡胶对聚丙烯收缩率的影响
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当弹性体含量小于5%时，各种类型弹性体对PP收缩率的影响基本相同。只有当弹性体含量超过5%时，不同弹性体品种的影响程度才有所不同，对收缩率的影响顺序为POE>EPDM>SBS，这与弹性体对PP的增韧效果一致。
在PP中，混合添加无机填料和弹性体，缩减率降低效果更好。
2. 矿物填料对聚丙烯改性材料成型收缩的影响
聚丙烯的矿物添加剂主要包括碳酸钙、滑石粉、云母粉等。矿物添加剂对聚丙烯改性材料的成型收缩影响主要有三个原因：
一是矿物添加剂本身不收缩，其添加降低了聚丙烯改性材料的整体比例收缩率；二是矿物添加剂的添加必然会影响聚丙烯的结晶度，从而影响收缩率；三是细矿物添加剂加入后，作为成核剂，改变聚丙烯的结构状态，防止大球晶的形成，也影响聚丙烯的成型收缩。
1) 填料的形状
无机填料的不同形状对收缩有不同的影响，具体影响顺序为片状 > 针状 > 颗粒 > 球状。
2) 填料的粒径
相同填料的不同粒径对收缩有不同的影响。粒径越小，收缩减少越大。以滑石粉填充的PP（20%滑石粉 + 8% POE）为例，不同粒径的滑石粉对收缩的影响如下。
3) 填料的表面处理
对于相同的填料，与树脂复合时是否进行表面处理对收缩率有不同的影响。经过表面处理的填料对收缩率的影响更大。
4) 填充物的数量
相同填料的不同添加量对收缩率有不同的影响。填料添加量越大，收缩率下降越明显。
3. 纤维对聚丙烯改性材料成型收缩的影响
这里提到的纤维包括各种类型的无机纤维和有机纤维。以短玻璃纤维增强为例，向PP树脂中添加不同含量的玻璃纤维可以大大降低其成型收缩率。
与短玻璃纤维相比，长玻璃纤维增强聚合物的优点是收缩率较低，并且在纵向和横向方向上的收缩率一致。晶须增强聚合物的收缩率低于玻璃纤维增强聚合物。
玻璃纤维对聚丙烯改性材料的成型收缩率影响最大。当玻璃纤维含量达到30%以上时，聚丙烯改性材料的成型收缩率从1.8降至0.5，表面处理过的玻璃纤维对成型收缩率的影响比未处理的玻璃纤维更大。
玻璃纤维的加入破坏了聚丙烯的结晶性并影响收缩率，更重要的是，玻璃纤维限制了聚丙烯的结晶收缩。
四、聚乙烯添加对聚丙烯成型收缩率的影响
聚乙烯的添加也影响聚丙烯改性材料的成型收缩率。虽然聚乙烯也是一种高结晶度的塑料，成型收缩率也很大，但加入聚丙烯后，各自的结晶度在不同程度上被破坏，从而降低了整体成型收缩率。
它可以与其他树脂混合，或进行化学交联和接枝改性。
聚丙烯的成型收缩率受其结晶度影响，而结晶度又受其自身分子量影响。当MFI增加时，分子量减小，结晶速率增加，成型收缩率增加。
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