无规共聚聚丙烯 (PPR ) 是以丙烯和少量烯烃 单体在一定温度 、压力和催化剂作用下得到的无规共聚物 ，无规 插入 PP 主链中 的烯烃分子 改变 了聚合物分子的结晶结构 ，引起物理性能的改变 ，使得 PPR 材料具有较强的抗冲击和长期蠕变性能。同时，PPR 材料具有 密度小 、耐化学腐蚀 、优良的光学性能 、较低的水蒸气渗透率等优 点，在管道方面有广泛应用 ，也 逐渐扩展到容器、储罐等应用领域 。但是 PPR 材料低温韧性 差、耐；中击强度低的特点也限制了其作为容器材料使 用的范 围，因此需要 对其进行增韧改性 ，提高其
在低温条件下的性能表现 。
本文将通过加八成核剂 、弹 性体增 韧剂 (PO E )、无机纳米粒子 三种不 同类型的增韧剂 ，研 究其对 PPR材料 各项力学性能的影响规律，阐述增韧剂类型 、用量与材料强度、刚性与低温韧性之间的关系 。
1 实验部分
1.1 主要原材料
无规共聚聚丙烯 (PPR ) ：国外某牌号 ；成核剂 ：国外某厂家 ，文中以 N U - 1表示 ；POE ：国外某牌号 ；纳米碳 酸钙 (nanoCaC O 3) ；纳米 二氧化硅 (nanoSiO 2)。
1.2 制备工艺
分别将成核剂 N u 一1、PO E 、纳米 CaCO3、纳 米SiO 按不同质量分数与 PPR 树脂在开炼机中熔融共混7min ，再于平板硫化机中模压成型 ，冷却成型后用冲片机裁出力学性能测试所需的样品。
2 结果与讨论
2.1 成核剂 N U 一1 对 PP R 复 合材料 力学性能 的影响PPR 属于半结晶聚合物，材料的物理性能与其结晶行为 、结晶形 态以及球晶尺 寸有很大关系 ，PPR 材料的强度 、韧性、耐热性等都会随着结晶性能的不同而受到影响。成核剂 N U - 1 的加入能在结晶过程中起晶核作用 ，加快结晶速率 ，形成细小致密的球晶颗粒 ，缩短生产周期 ，在保 持产品良 好强度的同时能明显提高其抗 中击性能。实验制备了一系列不同成核剂用量的 PPR ／N U 一1材 料 ，对所 制备 的 PPR ／N U 一1 材 料 各项性能进行表征 ，研究成核剂 N U - 1 用量与 PPR 材料力学性能之间的关系。
图 1 是 不 同质 量分 数 的成 核 剂对 PPR／N U - 1 材料 冲击 强度 的影 响。由 图中 可 以直观 地看 出成 核剂N u ～1 能够有效提高 PPR 常温冲击性能并改善低温脆性 ，而且 少量成核剂的加入就能达到良好的增韧效果 ，当质量分数超过 2．5％，成核剂对复合材料的韧性增强作用逐渐减弱 。综合图 1 中的数据我们可以得出 ，成核剂 N u l 的质量分数为 2．5％ 时 ，可以在保持 一定PPR 材料强度的 同时，最大程度地提升材料常温和低温 时的抗冲击性能。
2．2 聚 烯 烃 弹 性 体 (P O E ) 对 P P R 复 合 材料力学性能的影响
POE 分子量分布窄 ，分子结构中的侧辛基长于侧已基，在分子结构 中可形成联结点 ，在各 成分之 间起到 联结 、缓冲 作用 ，使体系 在受到 ；中击时起分 散、缓冲冲击能的作用 ，减 少银纹因受力发展成裂纹的机会 ，能有效提高材料的韧性 ，改善 PPR 的低温脆性。实验制备 了一系列不 同 PO E 用量的 PPR ／PO E 材料 ，并对所 制备的 PPR／PO E 复 合材料 的各项 力学性 能进 行表征 ，研究 PO E 用量对 PPR 材料力学性能的影响规律 。
图 2 是 PO E 质量分 数对不 同温 度条件下 PPR 材料冲击强度的影响。从 图中我们可 以发现 ，PO E 的用量较少 时 (< 2．5％) 对复合材料 的常温或者低温下的冲击强度影响不大 ，但随着加入量的不断提 高，材料的冲击强度明显增大 。当 PO E 质量分 数为 5％ 时，拉伸屈服 强度与未改性 的 PPR 材料 相 比下降 了 5．60％，但是 材料 在 常温 (23 oC ) 条件 下的 冲击 强度 提 升了146％，0℃的 中击强度提升了 74．5％。
对比 图 1 和 图 2 我们还 能发现 ，与加入PO E 增韧 的方法 相 比，加 入成 核剂 N u 一1 的 方法所 需 的增韧剂用基 更少 ，并且在 材料强度损失较 小的情况 下，能 够 显 提 升材 料的 韧性 。这是 因为 成 核剂 N U - 1能够诱导PPR 材料 的结 晶行为 ，在结 晶过程 中起到异相成核 的作 用 ，并且加快 了结晶速率 。在此过 程中形成的细 小的球 晶颗粒 一方面 有益于提 高 PPR 材料的冲击强度 ，另 一方面这些球晶的结晶更完善 ，受到冲击 时的 受力 会更均 匀 ，有助于 提高 PPR 材 料的抗冲击性能 。
2．3 无机 纳米材料对 P P R 复合材料 力学性能 的影 响
无机纳米粒子均匀分 散于 PPR 基体 时，形成 宏观均相 、微 观两相 的结构 ，当聚合物 受力发生形 变时 ，无机 粒子 会产生 应力集 中效应，引起周 围基体 屈服 ，诱发银蚊 和剪切带从而吸收大量的变形功 ，提高材料的韧性 另一方面由于无机刚性粒子与 PPR 两相界面受力脱粘形成空穴，会阻碍了裂纹的扩展甚至终止裂纹 ，也能起到增韧作 用。实验制备 了一系列不同无机粒子 、不 同粒子含量 的 P P R ／无 机粒子复合材 料 ，并对其各项力学性能进行表征。
图3 和 图 4 分别 是纳米 C aCO3 和纳 米 SiO3含 量对 PP 材 料拉伸强度和冲击性 能的影响。可 以看出，无机纳 粒子的加入都会不同程度地导致 PPR 材料常温冲击强度的下降，但都会使低温韧性有所提高。两种纳米 子对材料拉伸强度的影响截然相反 ，PPR 材料的拉伸 强 度随着 纳米 CaCO3含量 的增加 而逐渐 降低 ；随着纳米 SiO3 含量的增加而逐渐增加 。这主要是因为纳米 SiO3的表面经过偶联剂处理 ，与 PPR 基体之间的相容性更好 ，在受到纵向拉伸力时与 PPR 基体的界面结合力更强 ，因此拉伸 强度会随之 升高。而纳
米 CaCO3 未经过 表面 处理 ，与 PPR 基体 界面之 间 的结合力较弱 ，受到拉伸 力时 ，粒子较 易受力脱粘形成空穴 ，这虽然有助于提高材料的低温韧性 ，但是也是造成材料强度下降的主要原因。
3 结论
(1) 通过 加入成 核剂 N U - 1 和 PO E 均 可较大 幅度地提升 PPR 复合材料在常温 (23℃) 和低温 (℃ )时的 中击强度 ，其中加入成核剂 N u 一1 在保持材料强度的同时，添加少量即可达到增韧的目的 ；而 PO E 的加入虽然能够改善材料的韧性，但是材料强度的损失较大 ，并且 需要质量分 数达到 2．5％ 以上才有 显著的增韧效果 。
(2) 无机纳 米粒子增韧 PPR 受到较 多因素影响。纳米粒子与 PPR 基体之 间的相容性对材料的强度和韧性有较大影响 ，通过偶联剂对纳米 粒子表面进行处理能够增强其与 PPR 基体之间的相容性 ，有助于在提高PPR 材料强度和刚性的同时，也提高材料的低温韧性 。
(3) 通过对 比三种不同的增韧剂对 PPR 材料力学性 能的影 响，加入
成核剂所得到的材料 的综合 性能最 好，由于晶形成的条件较为苛刻 ，其 在生产 工艺上比普通的 PPR 更复杂 ，但是性能也更好。
