改性塑料的昨天、今天和明天(2007改性塑料市场及应用论坛)_百度文库
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改性塑料的昨天、今天和明天(2007改性塑料市场及应用论坛)
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你可能喜欢改性塑料的昨天、 改性塑料的昨天、今天和明天 15:15:18改性塑料的昨天、今天和明天 刘 英 俊 （中国塑料加工工业协会改性塑料专业委员会，北京，100037） 1 改性塑料的发展历程及在塑料工业中的重要地位…………………………………（2） 2 塑料改性技术面临的几个共性问题…………………………………………………（3） 2.1 以新的视
角引导改性塑料行业向前发展………………………………………（3） 2.2 纳米塑料及其产业化问题………………………………………………………（5） 2.3 填充塑料的“增重”问题………………………………………………………（6） 2.4 改性塑料的成型加工尺寸收缩率问题…………………………………………（7） 2.5 废弃塑料再生利用时，不同类材料混合使用问题……………………………（7） 3 和汽车、家电、医用塑料有关的几种改性塑料 ………………………………… （8） 3.1 聚丙烯（PP）的改性……………………………………………………………（8） 3.2 家电用改性聚丙烯…………………………………………………………… （9） 3.3 塑木材料……………………………………………………………………… （10） 3.4 低烟无卤阻燃塑料………………………………………………………………(11） 3.5 透明聚丙烯…………………………………………………………………… （14） 3.6 环境友好型塑料……………………………………………………………… （15） 3.6.1 可环境消纳型塑料…………………………………………………… （15） 3.6.2 全生物降解塑料……………………………………………………… （16） 4 改性塑料市场前景展望…………………………………………………………… （17）改性塑料的昨天、今天和明天 刘英俊 （中国塑料加工工业协会改性塑料专业委员会，北京，100037） 摘 要：改性塑料是塑料工业最具发展活力和和潜力的重要方面军，在过去的二十多年里， 在学术上和技术上取得众多成果，在产业化道路上得到快速、持久的健康发展。本文就改性 塑料行业面临的共性问题以及与汽车、家电、医用有关的重点技术和产品做一介绍，并就改 性塑料的应用前景加以展望。 关键词：改性塑料 汽车 家电 医用塑料 应用1 改性塑料的发展历程及在塑料工业中的重要地位 改性塑料通常是指通过改性技术获得的具有鲜明特征的塑料产品， 通常是以母料或专用 料的形式提供给塑料制品加工用户。 因此塑料改性是一门科学， 它的学术基础涉及多个领域， 而将理论用于生产实践就诞生 了塑料改性的实用技术；实践过程中遇到的种种问题返过来又促进了改性理论和学术的发 展，这一过程始终伴随着整个塑料工业的发展历程，而且近年来越来越显示出其重要性。 塑料改性是指通过物理的、 化学的或二者兼具的办法使塑料材料的性能向人们所预期的 方向发生变化，或者使成本显著降低，或者使某些性能得以改善，或者赋予塑料材料全新的 功能。改性的过程可以在合成树脂生成的过程中（聚合）发生，也可以在合成树脂被加工的 过程中进行。 从广义上讲塑料改性是无所不在的， 在改性塑料作为一个特征明显的行业出现 之前，塑料改性的技术就已得到普遍的应用，如上世纪六、七十年盛行的 PVC 塑料管材、 鞋底、电缆料、聚乙烯钙塑瓦楞箱、耐老化聚乙烯农膜等等，都可以看到塑料改性技术的烙 印。 今天在更为广泛的范围和更深的层次上， 塑料改性已经成为塑料加工不可或缺的一门技 术，一种手段，一个达到技术上、经济上预定目标的最佳途径。塑料工业的发展，塑料产业 内合理的分工触发了一个夹在生产合成树脂的大型石化企业与生产具体塑料制品的塑料加 工企业之间相对独立的行业即改性塑料行业的诞生，即以生产多种用 途和特性的中间粒子料为主要产品的行业。它以“专业化”、“规模化”和“功能化”的三 化原则为立业之本，自上世纪八十年代以来，经过二十多年的发展，已形成填充母料、各种 功能母料和改性专用 料产品达数百万吨，企业总数数百家，从业人员数万人的新兴行业，是飞速发展的我国塑料 工业实力强劲的一支重要的方面军，也是在高分子材料加工与应用领域，不论是学术上、技 术上还是在产 业上都最为活跃、 最具发展前景的领域之一， 为我国塑料工业持续快速的发展乃至整个国民 经济的发展都做出了突破贡献！ 塑料改性技术和改性塑料产品的重要作用在于： 1）它是在保证塑料材料及制品在达到使用性能要求的前提下降低生产成本的最有效的 途径。 我国塑料材料及制品的总成本中，原材料费用占到一半以上，有的甚至达 70%~80%，因 此尽 可能降低原料所占的成本对提高产品市场竞争力，增加企业经济效益具有显著的现实意义。 2）它是提高产品技术含量、增加其附加值和获得独特功能的新型高分子材料的最适宜 的途径。 通过填充、 共混、 增强等改性工艺，塑料材料在某些方面的性能到改善， 或者在电、 磁、 光、 热、阻燃等方面被赋予全新的功能，可以很容易达到某种用途的要求，而要通过化学合成的 途径研 制一种具有某种功能的全新结构的聚合物， 有时是完全不可能的， 有时则会耗资、 耗时巨大。 3）在落实国家发展循环经济、建设节约型社会的战略决策中，无论是以非石油资源替 代石油 资源方面，还是废弃资源再生利用方面，或是研发环境友好型产品方面，塑料改性技术都发 挥出了 不可替代的优势。 近年来以无机矿物粉体材料改性的环境友好型塑料材料，以麻、竹、木、秸杆、稻壳等 天然木质纤维改性的塑木材料， 以淀粉塑料、 聚乳酸塑料为代表的全生物降解塑料等新材料不断涌 现出来， 有的已经实现产业化。这些材料的制造都离不开塑料改性的理论与实践。 4）塑料行业的持续快速发展吸引了社会的普遍关注，在塑料制品及相应加工设备大发 展之后， 更多的投资和目光开始转向改性塑料领域，规模更大、涉及面更宽、科技含量更高的改性塑 料大发 展时期正在到来。 2 塑料改性技术面临的几个共性问题 改性塑料行业呈现生机勃勃的发展势头， 但也面临着制约其健康发展的一些问题。 正确 认识和 面对这些问题， 依靠技术创新和脚踏实地的努力， 才能将塑料改性的科研与生产推进到全新 的高度。 2.1 以新的视角引导改性塑料行业向前发展 塑料改性在降低塑料制品原材料成本、 改善材料某些方面的性能以及赋予塑料材料全新 功能这 几方面已经做出了重要贡献， 而且还将继续做出应当的贡献。 但是随着我国经济的迅速发展， 资源、 能源问题和环境保护问题越发尖锐凸现出来。 为此国家提出发展循环经济、 建设资源能源节 约型社 会、 生产环境友好型产品实现绿色消费等一系列关乎长期可持续发展的方针大计。 塑料改性 要在这 些方面发挥作用首先要提高对国家长治久安战略决策的认识， 增强自身责任感， 特别是要以 新的视 角审视全局并落实在行动上。 国务院关于加快发展循环经济的若干意见（2005 年）中指出，“本世纪头 20 年，我 国将处于 工业化和城镇化加速发展阶段，面临的资源和环境形势十分严峻。必须……按照减量化、再 利用、 资源化的原则，采取各种有效措施，以尽可能少的资源消耗和尽可能小的环境代价，取得最 大的经 济产出和最少的废物排放，实现经济、环境和社会效益相统一，建设资源节约型和环境友好 型社会”。 因此在今后相当长的时期内，塑料改性技术和改性塑料行业的发展也应当在原来的基础上， 肩负起 更加光荣而又艰巨的使命。 1） 继续抓好非石油类资源做为塑料原材料使用的研发与应用 石油做为地球上不可再生的资源， 近期是国际上政治、 经济、 军事冲突的核心问题之一， 远期 面临着紧缺、 稀缺乃至枯竭的不可逆转的结局。 从现在起就要积极使用资源相对丰富的非石 油类资 源，如非金属矿粉体材料， 或者使用可持续供给的非石油类资源，如木粉、 桔杆粉、淀粉等。 虽然 现在已经有了一些成功应用的经验， 某些材料的使用也已达到一定的规模， 但必须承认在应用技术 上还存在这样或那样的不足，如密度大、强度低、卫生性能不达标、环保作用不明显、制品 表面不 理想等问题；有的虽然功能性突出，但制造成本过高，这些问题都影响着或者制约着非石油 类资源 在更广的范围内和更大的规模上替代以石油为原料的合成树脂的步伐， 进一步解决添加物的 分散及 与基础树脂的相界面亲合问题， 进一步解决非石油类高分子材料的加工和应用问题， 是我们 今后塑 料改性技术创新首当其冲的重要任务。 2） 正确对待废弃塑料再生利用过程中的一些负面影响问题， 努力提高再生塑料的可利用性 和技术 含量 我国废弃塑料的再生利用总体形势是喜人的， 除少数品种 （如购物袋和复合包装膜片等） 外， 都正在得到充分回收和再利用。 目前不仅国内产生的废弃塑料难觅， 而且从世界各地进口的 废弃塑 料也以 20%以上的增长速度年年递增。 不可否认， 多数的废弃塑料再生利用水平还处在初级 阶段， 粗放式的、 低水平的加工极大地破坏了材料尚存的使用价值， 同时由于行业门槛低和监管不 力，还 带来新的环境污染问题，不断曝光的“洋垃圾”事件，更是推波助澜，把社会关注点聚焦到 废弃塑料 再生利用行业的负面影响上，极大地损害了这一行业的形象和声誉。 今天废弃塑料再生利用的重要意义已经不像合成树脂紧缺的年代， 单纯做为塑料加工原 料的补 充了，从更高的、更长远的角度来看，废弃塑料和石油一样，是宝贵的资源。一方面要像管 理煤炭 行业那样，加大行业管理力度，杜绝负面影响；另一方面就要依靠塑料改性技术，提高再生 利用加 工的技术含量， 提高再生塑料产品的附加值， 为再生塑料行业依靠自身的力量加大环境治理 力度打 下良好经济基础，才能逐渐改变废弃塑料再生利用行业以牺牲环境为代价而发展的被动局 面，真正 为实现循环经济开辟通畅的道路。 3） 积极应对各种挑战，将技术创新做为锐利武器，以全新的产品开拓市场 多数高分子材料是易燃的， 而在很多场合要求所使用的材料必须具有一定的阻燃性。 欧 盟于 2003 年发布的“关于在电子电气设备中限制某些有害物质指令”（RoHS 指令），规定在阻 燃塑料中 不准使用多溴联苯和多溴二苯醚， 这在我国为出口电子电器产品配套的阻燃塑料改性专用料 及制品 生产企业中引起不小的震动。 虽然欧盟已将十溴二苯醚列在豁免单中， 但围绕 RoHS 指令的 争议仍然不绝于耳，为此我们有必要在阻燃塑料中大力发展无卤阻燃技术，这方面已有好的开端， 但要从 材料性能到外观质量，从加工性能到成本售价等方面全面替代十溴阻燃塑料还需继续努力。 为了保障食品安全， 国家要求凡用于食品包装的塑料材料及制品都必须达到相应的卫生 标准， 这是无可非议的。凡是生产、经营食品包装用塑料材料的企业都必须先获得“食品包装生产 许可” （QS），其产品种类之多、关联的原料及添加剂涉及面之广都是空前的。在这项工作中，正 确地合 理地使用改性塑料产品和技术至关重要， 原来的一些观念和习惯需要改变， 面临的新问题也 需要通 过新的思路加以解决。 2.2 纳米塑料及其产业化问题 纳米技术和纳米塑料是近年来非常活跃而同时又屡遭非议的领域。 标有纳米字样的研究 成果及 产品到处可见，其中不乏真识卓见，也有一些工业化的产品进入市场，但心存疑虑的大有人 在。从 产业化的角度看要求在经济上合理的前提下其性价比明显提高，即可认定有其产业化的价 值，而从 学术的角度看，纳米仅仅是一个长度的度量单位，具有纳米尺度的（通常公认三维方向至少 有一个 方向的长度小于 100nm）颗粒能否均匀地、互不粘连地分散在塑料基体中，是判断能否称之 为纳米 塑料的关键。 因为只有当纳米尺度的颗粒像海岛一样分布在基体塑料的汪洋大海之中时， 纳 米技术 的小尺寸效益、 大比表面效应和量子化效应才能真正体现出来， 从而带来材料性能质的飞跃， 而不 是仅仅得到一些提高和改善。 例如含有 4.2%蒙脱土的尼龙 6， 较之纯尼龙 6 其拉伸强度提高 50%， 模量提高 100%， 而冲击 强度基本不变，同时热变形温度提高近 90℃，透明性增加，吸水性下降。微观观察此种尼 龙可知 蒙脱土颗粒确实是以纳米尺度的碎片分散在尼龙 6 基体中，而且呈全剥离型，即形成了真 正意义上 的纳米塑料。 首先要强调指出的是蒙脱土是一种层状硅酸盐，但并不是添加到塑料中就成为纳米塑 料。如果 蒙脱土始终保持着原来的结构，层间距不变，仅仅以细小颗粒的形式分散在基体塑料中，其 颗粒尺 寸仍然在微米级范畴，那得到的只是传统意义上的填充改性材料，不能称之为纳米塑料。如 果聚合 物分子已经插入到蒙脱土结构片层层间，并使其间距增大，但叠层的结构仍然保持着（插层 型复合）， 此时复合材料的性能将会有所改进，但幅度不会太太，也不能称之为纳米塑料。只有蒙脱土的叠层 结构被完全打破，约 1nm 大小的硅酸盐碎片无规则而又均匀地分散到聚合物基体中，分散 相具有 极小的尺寸和极大的比表面积（剥离型复合），才是我们所希望达到的目标。 炭黑是我们所熟悉的材料。我们所看到的炭黑实际上是具有纳米尺度的颗粒的团聚体， 其结构 十分复杂。炭黑大量用于橡胶轮胎，其补强作用人所共知，但炭黑在塑料中的分散难度之大 也是非 常明显的。我们也知道通过机械破碎、研磨的方法是不可能将非金属矿物制成纳米材料的。 因此在 研制纳米塑料时， 首先要有具备纳米尺度颗粒的团聚体， 其次是如何使其在基体塑料中呈现 纳米尺 度的分散。 正是由于纳米尺度颗粒的分散极为困难， 近年来已成为塑料改性技术攻关课题之一。 特别是 纳米碳酸钙能否名副其实，真正发挥出预期的作用，为业内人士密切关注。 不可否认纳米碳酸钙在生产过程中某一时刻，其粒子大小确实处于十几到几十 nm 的范畴， 但在随后的脱水、干燥过程中，这些原生粒子又团聚起来，作为商品到我们用户手里实际上 是这些团聚体， 利用现有粉体表面处理设备、 处理剂以及后续的混炼设备都不可能将团聚体 打散，从而不可能得到真正的纳米碳酸钙改性的纳米塑料。 近年来围绕着塑料用纳米碳酸钙及其在基体中分散问题有大量的研究成果， 例如四川大学将 湿法研磨、高速（4000 转/分）混合、超声波振荡、震动磨等方法和设备引入纳米碳酸钙的 处理过程[1、2]，宝鸡云鹏塑料科技有限公司自行研制成功新型解聚剂，将处于高速运动状 态的纳米碳酸钙团聚颗粒解聚瞬间加以表面包覆， 都有助于部分团聚在一起的纳米碳酸钙以 纳米尺度分散在基体塑料中，而且填充塑料的性能比传统办法处理的碳酸钙都有明显提高， 做出了十分有价值的尝试。 还有将纳米碳酸钙分散问题提前到合成树脂聚合的时刻解决， 如 在纳米碳酸钙微乳液中引发氯乙烯单体聚合以及在微米级矿物粉末的表面沉积上一层纳米 尺寸和构造的碳酸钙颗粒（纳米化修饰）等，这些思路无疑有益于拓宽纳米技术和纳米塑料 的思路的，但离真正的纳米效益凸现和纳米塑料的产业化还有相当远的距离。 2.3 填充塑料的“增重”问题 使用资源相对丰富的非金属矿粉体材料填充塑料其重要意义不言而喻， 但由于非金属 矿物的真 实密度比合成树脂大得多，因此随着添加量增加，填充材料的密度明显增大。例如当密度 达 2.9g/cm3 的重质碳酸钙加入到 HDPE 中， 其重量百分数达 50%时， 填充塑料的注塑成型材料的密度达 到 1.6g/cm3，其重量百分数达到 80%时，填充 HDPE 的密度达到 2.0g/cm3。密度增大对以长 度、面积、 制件个数计算价值的塑料制品来说， 有可能因为密度增大导致长度、 面积下降或制件个数减 少，不 仅抵消了使用廉价矿物粉体材料带来的利益， 还有可能得不偿失。 因此尽管在技术上可以解 决尽可 能多使用廉价矿物粉体材料的问题，而且有的性能（如刚性、韧性、燃烧性等）还有求于密 度大的 矿物粉体材料， 但毕竟塑料制品加工企业及其用户要综合考虑塑料制品技术性能与经济双方面的综 合效果，然后才谈得上对资源、对环境的社会效益。填充塑料因密度增大而“增重”的问题 已经严重 制约塑料改性朝着资源、能源节约型和环境友好型行业迈进的目标。 需要指出的是有的塑料制品对密度大的矿物粉体材料带来的负面影响并不敏感， 如单 向位伸的 编织袋扁丝、打包带、撕裂膜等，当这些制品在生产过程中基体塑料被单向拉伸时，大分子 之间以 及大分子和填充颗粒之间出现空隙，而且因拉伸比是固定的，从制品长度看，可以控制加工 过程使 之仍能达到不加填料时的长度， 因此这些单向拉伸制品在填料添加量高达 20%以上时， 仍能 在满足 使用性能要求前提下大幅度降低原材料成本， “增重”带来的影响不大。在聚乙烯塑料薄膜 加工过程 中，膜泡受到纵向拉伸和径向吹涨，由于拉伸比和吹胀比大大低于单向拉伸制品的拉伸比， 加入填 料仍会使塑料薄膜的密度增大，但较之注塑制品，由于拉伸和吹涨同样给大分子之间、大分 子与填 料之间带来空隙，所以其密度的增大程度远远低于注塑制品。例如加入 30%重质碳酸钙 的 HDPE 薄膜，其密度不大于 1.1g/cm3，而同样配方的注塑成型制品，其密度将达到 1.3g/cm3 左 右。我们得 到的启发就是如果在塑料制品成型过程中， 在保证材料力学性能的前提下， 如果能在基体塑 料的大 分子之间、大分子与填料之间、填料颗粒自身或相互之间生成空隙，就能将填充塑料的密度 降下来， 就能缓解甚至彻底解决“增重”问题。 遵循这种思路， 一些企业和科技人员已经做出了有希望的探索， 如通过不同种类填料 搭配使用， 或预先对填料颗粒进行处理呈发泡体再与基体塑料混合， 以及在注射成型时采取特殊工艺等 方法， 都取得了一定的效果。可以认为在“增重”问题上的突破并可用于实际生产，将为改性塑料 的发展 带来革命性的影响，值得我们为之努力！ 2.4 改性塑料的成型加工尺寸收缩率问题 在用性价比更好的改性塑料代替传统的塑料材料（如用矿物粉体材料填充 PP 代 替 ABS）时， 除性能和外观上应当达到预期的要求外，成型加工尺寸收缩率是不容忽视的重要问题。 表 1 列出用 高分子材料与 PP 共混或在 PP 中添加无机材料时，对 PP 成型加工尺寸收缩率的影响情 况。 表 1 用不同材料改性对 PP 成型加工尺寸收缩率的影响 添加材料 加入量（%） 成型加工尺寸收缩率（%） POE 30 1.2SBS 30 1.05 EPDM 30 1.12 LDPE 30 1.3 HDPE 30 1.2 CaCO3（800 目） 30 0.8 Talc（1250 目） 30 0.85 云母粉（325 目） 20 0.75 玻璃纤维 30 0.54 成型尺寸收缩率的变化会影响到脱模难易及冷却后制品的几何形状。 ABS 塑料的成型加 工尺 寸收缩率为 0.5%，而纯 PP 的成型加工尺寸收缩率为 1.5~2.0%（在上述研究工作中，同样 条件下为 1.7%），而多数材料改性 PP 的成型尺寸收缩率都大于 ABS 塑料，当用这些改性 PP 代替 原来使用 的 ABS 时，尽管性能上满足了要求，但由于成型尺寸收缩率差异，使得原来用于 ABS 塑料 成型加 工的注塑模具不好用了， 需要修模甚至要重新加工模具， 而塑料制品加工企业是极不愿意因 为更换 材料去修模或重新制模的。 2.5 废弃塑料再生利用时，不同类材料混合使用问题 尽管存在着“洋垃圾”问题，存在着以牺牲环境为代价野蛮加工利用的问题，但无论从 哪一方 面看，废弃塑料的科学、合理的再生利用都是要长期加以坚持和提倡的。我们希望从“绿色 消费” 的理念出发， 在塑料制品设计和制造过程中就为其使用后的回收再利用打下基础， 遗憾的是 越来越 多的废旧塑料已经早已不是单一种类的原料制成的， 或者是纸塑复合， 或者是金属与塑料复 合，既 使全都是塑料材料，也可能是多层的，各层用完全不同种类的材料制成（如极性的与非极性 的、结 晶性的与非结晶性的，具有一定相容性的，或者完全不相容的等等），甚至越来越多的材料 本身就 已经是经过改性的，里面有什么成份很难判断，这些都会给废弃塑料的再生利用带来麻烦、 障碍、 甚至无法利用。 如果对这些材料的鉴别、 分离工作过于复杂， 就会大大提高再生利用的成本， 挫伤 再生利用企业的积极性。如果能够找到一种方法，使用相应的助剂（如相容剂）就能将种种 不易分 离掺混在一起的废弃塑料加工利用，并找到它最适当的用途，无疑是改性技术的重大突破， 也有着 极为重要的科学价值和现实意义。 除上面提到的一些问题外，改性塑料行业还面临着很多理论上、学术上的、政策法规和 实际生产中可能产生的许多问题， 如矿物粉体材料的硬度大易磨损加工设备模具问题、 在塑 料中加入的加剂或助剂导致卫生性不合格的问题、填充塑料透明性下降问题，以及刚性粒子增韧、粉体 材料 面处理及处理设备等。 任何技术上的突破和创新都会极大地推动改性塑料生产的发展， 从而 极大 推动塑料制品加工行业为社会的发展做出更大贡献！ 3 和汽车、家电、医用塑料有关的几种改性塑料 3.1 聚丙烯（PP）的改性 PP 是汽车用塑料中所占比例最大的品种，每辆轿车使用塑料约 100kg，其中 20%为改 性聚 烯。 针对 PP 的低温脆性可通过化学（共聚 PP）的、物理（机械共混）的方法加以改善， 同时再 加适量滑石粉以保持必要的刚性。近年来用聚烯烃热塑性弹性体 POE 代替 EPDM 或者直接使 用T （EPDM/PP 热塑性弹性体）做为汽车部件的基体材料更趋普遍。表 2、表 3 分别列出了种 汽车 件用的以 POE 为改性剂的改性 PP 专用料配方及典型性能[3]。 表 2 3 种汽车部件用改性 PP 专用料的配方（质量分数%） 部 件 仪表板 保险杠 侧门板 原辅材料 聚丙烯（PP） （1300） （J640） （J7726） 54.7 54.0 72.7 聚烯烃热塑性弹性体（POE） 17.0 21.4 4.0 滑石粉 20.0 13.0 碳酸钙 14.6 马来酸酐接枝 PP 6.0 6.8 7.0 降解剂 2.0 2.9 3.0 抗氧剂
0.1 0.1 抗氧剂 168 0.2 0.2 0.2 表 3 3 种汽车部件用改性 PP 专用料的性能 部 件 仪表板 保险杠 侧门板 原辅材料 熔体流动速率（g/10min） 11 16 19 拉伸强度（MPa） 23 21 28 断裂伸长率（%） 85 520 120 弯曲强度（MPa） 47 23 42 弯曲弹性模量（MPa） 00 缺口冲击强度（KJ/m2） 22 42 14 成型加工尺寸收缩率（%） 1.14 1.04 0.98 需 要指出的是： ① 矿物粉体材料中滑石粉有利于提高改性 PP 的刚性，而碳酸钙有利于保持改性 PP 较好 的韧性；② 在 PP 的增韧剂中，POE 较之传统使用的 EPDM 具有剪切粘度低、热稳定性高、耐候性 好、呈 颗粒状使用方便等优点， 在增韧的综合效果上， POE 较之 EPDM 有着更高的性能价格比。 ③ EPDM/PP 热塑性弹性体 TPE 具有更优异的耐候性、 耐臭氧性、 耐紫外线性和耐高温性等， 还 具有成型加工性好、易回收使用等优点，被誉为“第三代橡胶”，极具应用潜力[4]。 ④ 汽车部件用的改性 PP 其改性原理和使用的原辅材料有很大的选择性，而且因汽车部件 档次差 异大，对改性 PP 的性能要求是多层次的，无所谓最好的配方，只要能满足使用要求， 成本越 低越好。 3.2 家电用改性聚丙烯 我国 ABS 塑料的使用量增长迅速，现已超过 300 万吨，而且主要依靠进口，国内可供 的数量 仅达 20%左右，品种牌号也不多。由于 ABS 树脂生产的特殊性，在短期内这种现象还将持 续下去。 上世纪八十年代以来，用改性 PP 代替 ABS 的努力一直很活跃，也取得实用成果并产 业化，其 中高光泽改性 PP 是最重要的一种用于家电壳体的改性 PP 专用料。表 4 列出日 本 CALP 株式会社 的两种光泽型改性 PP 和国内生产的典型光泽型改性 PP 的性能。由表 4 数据可知，我国 自行研制 生产的光泽型改性 PP 的性能已经和日本产品相当，可以在很多场合代替 ABS 作为家用电 机壳体材 料使用。遗憾的是在成型加工收缩率方面，都没能能够缩小与 ABS 的距离。 表 4 光泽型改性 PP 的性能 改性 PP BS 性能 密度 （g/cm3） 1.06 熔体流动速率 （g/10min） 拉伸强度 （MPa） 断裂伸长率 （%） 弯曲强度 （MPa） 弯曲弹性模量 （MPa） 2100 缺口冲击强度 （KJ/m2） 洛氏硬度 （R） 热变形温度 （℃） 成型尺寸收缩率 （%） 光泽度（ASTMD 352） （%） CALP CALP 国内 国内 A
6 34.5 30 43.5
97 127 1.5~1.8
99 130 1.3~1.6
8 35 25 46
6 34 50 46
120 1.3~1.5 88 3.5 125 1.3~1.5 87 11 105 95 0.5 Ⅰ Ⅱ 1.05 5 35 50 482 44 12 70针对家电产品零部件使用要求，各种改性聚丙烯专用料都已经在大量生产和使用。 表 5 列出济 南塑料制品总厂研制的洗衣机零部件使用的改性 PP 的性能 [5]。 表 5 全自动滚筒洗衣机零部件用改性 PP 的性能 专用料 PP-101 PP-102 性能 密度（g/cm3） 1.27 1.33 熔体流动速率（g/10min） 5 4.2 拉伸强度（MPa） 39 40 弯曲强度（MPa） 45.6 47.2 缺口冲击强度（KJ/m2） 23.7 洛氏硬度（R） 63 72 耐高温畸型 合格 合格 耐洗涤剂性 合格 合格 洛阳石化总厂研究所使用乙烯―辛烯共聚物和增韧母料提高了聚丙烯的韧性， 同时使用 多种无 机材料以保持模量不变。 他们还使用抗氧剂保证了改性聚丙烯的耐热氧化性。 此种改性聚丙 烯具有 高流动性、高韧性和高模量和耐候几大特点，适合用于大尺寸薄壁制品的注塑成型，可用于 空调器 的零部件生产。 研究结果表明 POE 和自制增韧母料并用，可在缺口冲击强度达 80J/m 以上的情况下， 改性 PP 的弯曲模量仍可达到 1700MPa； 综合使用滑石粉等无机填料， 可使改性 PP 的缺口冲击强度 达到 70J/m 时，弯曲强度进一步提高；综合使用抗氧剂 、1330 和抗紫外线剂 770， 可使改性 PP 在 95℃热老化箱中放置 100 小时后，拉伸强度仍然能达到初始值的 93.8%。 营口洗衣机总厂以均 PP 粉料为基础料，填料经表面活化处理的 800 目滑石粉 25%， 再加入适 量 EPDM 和抗氧剂等助剂， 经混炼造粒制成的改性 PP 可用于制作干衣机中的关键部件―― 双翼风 扇。该风扇是在 80±5℃环境下长时间运行的旋转刚性体，同时承担换热任务，靠它将湿衣 物中蒸 发出来的水蒸汽聚集凝结成水排出机体外。 该扇叶由数十个折曲片翼组成， 属薄壁长流道距 离制品， 因此要求材料不仅刚性好、耐热性好、尺寸稳定性好、韧性也要好，还要求有良好的加工流 动性。 该改性 PP 的性能为： MFR： 10±1g/min， 拉伸强度： 32~34MPa， 弯曲弹性模量： 2.1~2.5GPa， Izod 冲击强度（23℃/-20℃）：60~70/20~30，维卡软化点：154℃。 3.3 塑木材料 自上世纪九十年代以来以木质纤维 （包括各种木粉、 稻壳粉、 竹粉、 秸杆粉和麻纤维等）为主 要掺混材料的填充型塑木材料引起广泛关注， 它不仅极大地丰富了高分子原始料的资源， 而 且以自 己独特的外观和性能展现了良好的应用前景。 由于种种原因，塑木材料至今尚未大规模产业化，但形势已很明朗，应用市场也已初步 打开， 除原来设想的在运输托盘和室外铺装材料方面应用外，在汽车和家电方面的应用也已开始。 在木质纤维中，木粉是被研究最多的，但事实表明多种具有木质纤维特征，可起相似作 用的物 料有很多种。表 6 列出六种木质纤维的干燥特性（此性能往往代表着塑木材料成型加工温 度下的热稳定性优劣）。试验结果表明在相同细度和相同条件下，几种粉体材料的热稳定性 还是有区别的， 从好到差依次排列为：竹&稻糠、松木&稻草、麦秸[6]。它们在 PE 塑料中用量达 50%时， 塑木材料 的性能见表 6。 表 6 几种木质纤维粉填充的 PE 塑木材料的性能 简支梁缺口 拉伸性能 弯曲性能 冲击强 度 热变形 木质纤维 比重 样号 拉伸 断裂 弯曲 弯 曲 温度 类型 18℃ -18℃ 强度 伸长率 强度 模量 g/cm3 MPa % MPa MPa kJ/m2 ℃ WPE-3001 木 粉 1.159 23.85 1.51 36.17 .216 4.693 99.30 WPE-3002 稻 糠 1.156 20.35 2.93 34.67 .464 4.056 105.00 WPE-3003 竹 粉 1.112 19.70 2.76 33.36 .204 4.943 101.35 WPE-3004 稻草纤 维 1.162 19.39 1.41 34.62 .137 4.577 111.90 WPE-3005 麦秸纤 维 1.145 20.76 1.60 34.11 .620 4.363 113.95 从表 6 数据可以得出木粉填充的 PE 塑料比同样添加量的矿物粉体填充的 PE， 不仅密度 低得多， 而且强度、刚性和韧性都可以做得比较好。而如果想要得到更好的结果，可以使用麻纤维。 荷兰 Green Gram 是荷兰 Wageningen 大学的分支机构，他们开发出以亚麻纤维做为增强材料的 改性 PP 专用料的改性加工技术和产品，其增强效果甚至可与玻璃纤维媲美。表 7 列出 GG 专利技术研制的 麻纤维增强 PP 专用料的性能及与其它材料的对比情况。 表 7 GG 专利技术增强 PP 和其它材料的性能 材料 玻纤增强 GG GG GG 玻纤增 强 PP PC/ABS 合金 性能 PC/ABS NF30 NF50 NF70 (TWINTEX) (PLSE A35-105) (PULST959) 纤维含量 （%） 30 50 70 20 10 0 密度 （g/cm3） 1.000 1.080 1.174 1.220 1.180 1.120 拉伸强度 （MPa） 41 55 47 61 50 52 断裂伸长率 （%） 5.0 2.9 0.7 2.5 4.0 80 弯曲强度 （MPa） 65 91 97 109 99 82 弯曲模量 （MPa） 00 00 无缺口冲击强度 （KJ/m2） 22 19 14 42 9J/cm2 NB 根据 GG 中国合作伙伴香港环宇生物科技有限公司提供的资料，GG 专利技术增 强 PP 可用于 汽车零部件制造，如处是成本低、环保、可回收利用；也可用于制作冰箱、计算机、电器的 外壳和 零部件等。 3.4 低烟无卤阻燃塑料 大部分塑料属易燃材料， 因此塑料的阻燃是非常重要又非常现实的课题。 无疑塑料的燃 烧特性和阻燃技术是塑料改性研究和实践的活跃领域。 传统的阻燃体系多选用十溴二苯醚和三氧化二锑体系， 对聚烯烃塑料、 ABS 和 HIPS 类 塑料都 已有成熟的使用技术。2006 年 7 月 1 日开始实施的欧盟“双绿指令”之一的《关于在电 子电气设 备中禁止使用有害物质指令》 （RoHS），其核心内容就是要在电子电气产品中禁止使用包括 多溴联 苯和多溴二苯醚等六种物质。有“中国 RoHS”之称的《电子信息产品污染控制管理办法》 也已在 今年 3 月 1 日开始实施， 这对我国阻燃剂和阻燃塑料行业是巨大的震动， 如何理解和应对 是摆在业 内人士，特别是改性塑料行业面前的严峻的任务。 我国是十溴二苯醚生产和应用的大国，占全世界总产量的 1/5，总消费量的 1/4，因此 今后还能 否使用十溴对生产企业和应用企业都是至关重要的。2005 年 10 月 17 日欧盟公布一项决 议，将十 溴二苯醚列入 RoHS 指令的豁免清单， 即在卤系阻燃剂中十溴二苯醚对人体健康和环境是无 害的，不在禁用之列，但对其余的多溴二苯醚（从一溴到九溴二苯醚）的限制仍然极其严格，即要 求其含 量不超过 0.1%（即 1000ppm）。 由于溴代反应的随机性，商品十溴二苯醚中肯定同时存在九溴、八溴等各种溴代产物。 商品十 溴二苯醚的具体指标是十溴二苯醚含量要大于 97.4%，九溴二苯醚的含量要小于 2.5%，八 溴二苯 醚的含量要小于 0.04%，只有符合这种要求的商品十溴二苯醚才是欧盟 RoHS 豁免的产品， 而不符 合这种要求的，既使是十溴二苯醚，也不在豁免之列。其次在我国电子信息产品中有害物质 的限量 要求中规定“EIP-A 类 在均匀材料中，铅、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚（不包括 十溴二 苯醚）的含量不应该超过 0.1%，镉的含量不能超过 0.01%”，“EIP-B 类 在该类产品中， 铅、汞、 镉、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚（不包括十溴联苯醚）的含量均不应该超过 0.01%。 当你使用不合格的十溴二苯醚产品或虽使用合格的十溴二苯醚但在阻燃塑料材料中经 检测，除 十溴之外的多溴代物超过 0.1%（A 类）或 0.01%（B 类）时就会被认为有害物质不合格， 而这一要 求对当前我国十溴产品生产企业来说显然是非常难以达到的境界。 作为改性塑料企业一方面 要充分 认识到 RoHS 指令的严肃性， 另一方面也要积极探寻溴系阻燃以外的其它非卤阻燃体系， 可 喜的是 现已取得多项重要进展。 非卤阻燃体系主要是指氮、磷、硅化合物为主阻燃剂的阻燃体系，如红磷、聚磷酸铵、 磷酸三 聚氰胺以及有机硅粉等。 对这些阻燃体系研究的重点是提高阻燃剂与基体塑料的相容性、 采 用复合 体系提高阻燃效果以及在更多种合成树脂中合理应用等方面。 非卤阻燃体系的另一大类是使用氢氧化铝（Al(OH)3）和氢氧化镁（Mg(OH)2），其优点 在于铝、 镁氢氧化物可以同时起到阻燃、填充、消烟三大作用，特别是燃烧过程只产生极少量烟雾， 对于当 前火灾发生时人员逃生和现场扑救都具有十分重要的意义。 其最大的缺点在于必须添加 55% 以上时 才能有明显的阻燃效果， 这意味着阻燃塑料的力学性能和加工性能将会显著劣化， 制品的外 观也受 到极大的影响。经过多年研究和改进，现在国内已能在聚丙烯塑料中使用大量 Mg(OH)2 获 得较好 的阻燃性的同时，仍保持可以满足使用要求的力学性能和成型加工性能。表 8、表 9、 表 10 分别为 国内一些科研生产单位研制的以 Mg(OH)2 为主阻燃剂的聚丙烯阻燃材料的性 能。 表 8 中科院化学所“无公害高性能聚烯烃阻燃材料”的性能性 能单位标准要求检测结果国外产品 密 度 g/cm3 20℃ &1.60 1.52 1.40 断裂拉伸强 度 MPa &10.0 11.3 11.0 断裂延伸率 % &150 188 150 100℃老化 10 天保留率 % &90 93.8 80 氧指数 % &32 50 37 垂直燃烧试验 UL-94 V-0 V-0 ― 低温脆化温度（-25℃）失效数 个 &15/30 0/30 ― 毒性指数 &3.0 2.2 25 烟密度 Dm―无焰 &150 30 150 20℃体积阻燃率 cm &1.0××× 1014 表 9 大连热塑性低烟雾无卤阻燃电缆料 项 目 单位 绝缘料 护套料 填充料 工作温度 ℃ 90 90 密度 g/cm3 1.46 1.48 1.68 熔融指数 190℃/5kg g/10min 1.5 1.2 3 拉伸强度 MPa 11.8 12.0 2.8 断裂伸长率 % 230 220 400 氧指数 % 35 37 51 热变形（80℃×6h） % 23 20 低温性能（-40℃） 通过 通过 老化性能（110℃×168h） 1．强度变化率 % 10 8 2．伸长率变化率 % -7 9 燃烧性能： 1．HCI 气体发生量 mg/g &1 &1 &1 2．PH 值 6.6 6.8 6.9 3．烟中透光率 % 80 8l 82 4．烟密度 Dm 无焰 105 103 95 有焰 36 34 30 5．电导率 s/mm 1.4 1.2 1.1 6．毒性指数 1.3 1.2 1.1 电性能： 120℃介电强度 MV/m 28 25 220℃体积电阻率 m 1.8××℃体积电阻率 m 2.1××℃绝缘电阻常 数 M km
表 1 0 热塑性低烟无卤阻燃电缆料性能 项 目 国内 1 国内 2 密度 （g/cm3） 熔体流动速率（g/10min） 拉伸强度 （MPa） 断裂伸长率（%） 20℃体积电阻率（m） 击穿强度（MV/m） 电导率（s/cm） 氧指数（%） 垂直燃 烧 烟密度 Dm（有焰法） HCL 气体发生量 拉伸强度（MPa）/变化率（%） 热老化 100℃、240h ― 1.56 ― 1.59 138 1.1×.6 42 UL94 V-0 55 3.7 15.4/-3 ― ― ― 1.26 9.6 11.0 462 ― ― ― 39断裂伸长率（%）/变化率（%） 130/-6 氢氧化镁因分解温度高于氢氧化铝，在聚丙烯、ABS、尼龙等加工温度较高的塑料中不 会在加 工温度下失水，因此被寄予更高的期望。由化学方法生产的 Mg(OH)2 虽然理论上有更好的 阻燃作 用，但在化工生产过程中很难去除杂质，影响阻燃塑料的基础性能，而且价格也比较昂贵。 近年来 我国依靠自身天然资源优势，将水镁石粉碎、研磨，再分级出微米级的 Mg(OH)2 粉体材料， 并在 粉体表面处理设备与助剂方面取得进展，将阻燃级 Mg(OH)2 的价格大幅拉低，有力地促进 了无卤 阻燃塑料的产业化进程。 3.5 透明聚丙烯 聚丙烯（PP）因其力学性能好、无毒、密度小、耐热、耐化学药品、易加工成型且价格 低廉等 多种优点获得广泛应用。但因 PP 属部分结晶性塑料，在通常的加工条件下，部分结晶且晶 粒尺寸 大使其透明性的较差。经过透明改性，PP 的透明性和光泽度可与典型的透明塑料（如 PET、 PVC、 PS 等） 相媲美， 但比它们具有更高的热变形温度 （可达 110℃以上， 甚至高达 135℃以上） ， 这种 透明 PP 在家电及配套塑料制品、包装以及医用器械等领域的应用已经得到迅速扩展。 聚丙烯的透明改性可以通过以下三种途径实现： ① 通过无机共聚得到具有优异透明性的树脂，如德国 BASF 公司生产的 PP 无规共聚 物 Novolen 3248TC，透明度达 90%，雾度仅为 10%，又如 Solvay 公司生产的 PP 无规共聚 物 Eltes PKL176，其制品要可具有玻璃般的光泽。 ② 采用茂金属催化剂生产透明性优异的 PP。③ 在普通 PP 成型加工时使用成核剂以提高制品的透明性。 国内对透明 PP 的开发和应用正在大踏步前进。扬子石油化工股份有限公司研究院 以 PP F401 及其相近牌号的 PP 为基料，采用 DBS 系列成核剂提高其 PP 透明性，上海石 化公司、燕山石化公 司、 洛阳石油化工总厂等单位也都进行了透明 PP 的研制和应用推广工作。 对透明 PP 的需 求促进 了透明改性技术的进步，现在国内已一举改变了上世纪九十年代全部信赖进口的局面， 2005 年国 内消费已超过 30 万吨。表 11 列出普通 PP 和透明 PP 的性能。经比较可知，透明 PP 的 雾度大大降 低、光泽度明显提高，力学性能除拉伸强度下降一些外，其它性能仍有所提高[7]。大庆石 化研究院 树脂所等单位以均聚聚丙烯为基体树脂，通过添加成核剂制成的透明 PP 专用料的性能如表 12 所示[8]。 表 11 普通 PP 和透明 PP 的性能 性能名称 普通聚丙烯 透明聚 丙烯 雾度/% 56.6 10.1 光泽度 /% 99.6 129.2 熔体流动速率/（g/10min） 2.8 3.0 结晶温度 /℃ 118.92 128.06 维卡软化点 /℃ 140.0 156.9 洛氏硬度/R 95 107 拉伸强度/MPa 35.0 28.9 弯曲模量/GPa 1.49 1.50 弯曲强度/MPa 38.8 39.8 缺口冲击强度/（J/m） 24.0 28.0 表 12 大庆透明 PPTX30C 的性能 项 目 设计值 实测值 MFR/g（10min）-1 8~11 10.3 拉伸屈服强度/MPa ≥28.0 36.0 雾度/% ≤15.0 9.3 透光率/% ≥85.0 90.4 等规度/% ≥94.0 97.82 清洁度/个 kg-1 ≤20 15 3.6 环境友好型塑料 3.6.1 可环境消纳型塑料 塑料材料及制品的广泛应用产生的一个不容回避的负面效益就是“白色污染”。虽然这 种对环 境的影响更多地体现在视觉感官上， 还不至于像汽车尾气或残留农药那样对人造成直接的危 害，但仍然要从长远的、更为负责的角度来认真对待这种负面影响。最主要的解决办法，也是最科 学的办 法是加强回收并加以合理的再生利用， 而且要从产品设计、 选材开始就考虑到使用后的回收 利用， 同时通过再生利用技术的进步和创新， 提高再生塑料的经济价值， 利用市场和经济效益的杠 杆，提高回收再利用的积极性。但是不容否认的是，有相当部分的塑料制品，特别是一次性 使用的包装制 品和医用塑料制品，或者回收成本过高，或者不允许再次使用，只能加以焚烧处理，那么就 需要有 相应的技术使之尽可能安全地， 代价尽可能微小地返回自然环境。 在没有更好的材料来代替 这些塑 料材料及制品时，一味地靠行政法规、法令禁止生产和禁止使用是不现实的，而应当通过塑 料改性 技术使其具有“可环境消纳性”。 “可环境消纳” 指的是塑料在废弃后能适应 “垃圾的掩埋、 堆肥和焚烧等综合治理方式， 可在 自然或人为的环境条件下，在尽量短的时间内充分地与环境同化”。福建师范大学化学与材 料学院 的发明专利“可降解可焚烧聚乙烯塑料”（ZL.）已于 2004 年 5 月获得专利授 权，这种添加 有经生物活性处理的无机粉体和光敏剂的塑料， 既可降解又可在焚烧时减少尾气对环境的影 响。使 用聚合而成的粉状树脂加入适量的无机粉体材料和必要的助剂可以生产 “可环境消纳塑料专 用树 脂”，这种专用料与普通塑料用的树脂价格相当，加工而成的制品使用性能可以达到相应的 国家标 准要求，制品成型加工设备、模具无须改动，生产原料单一、操作方便、工艺稳定，塑料制 品在使 用后进入自然环境或人工处置环境后有利于环境消纳，最终回归自然，减轻“白色污染”的 危害。 3.6.2 全生物降解塑料 实践证明以无机粉体材料为主要填料的改性塑料材料符合环境友好的理念， 其中也包括 可环境 消纳型的无机粉体改性塑料。 同时近年来研究开发十分活跃的全生物降解塑料也非常值得重 视。据 报道，1998 年全球完全生物降解塑料全年产量约 3 万吨，2001 年美、欧、日本的产量之 和约 7 万 吨，2004 年这一数字增加到 12 万吨，目前全球已投产的生物降解聚合物产能已达 20 万 吨以上[9]。 全生物降解塑料的品种很多，已经工业化和产业化、商品化的有以下几种： （1）天然高分子型生物降解塑料 主要是指淀粉为主要材料的各类生物降解材料， 如加有甘油、 尿素、 分子量大于 3000 的 聚乙 二醇的高直链淀粉、天然淀粉可经混炼挤出造粒后制作软管、薄膜，用精细淀粉并添加水溶性聚乙 烯醇制作发泡板材和一次性餐具等。 淀粉经改性处理后也可添加在聚乙烯中， 使其具有一定 的可生 物降解性。 （2）合成生物降解聚合物 这类聚合物主要是指具有生物降解性的聚酯类聚合物， 如二氧化碳与环氧化合物聚合而 成的二 氧化碳共聚物脂肪族聚碳酸酯（APC）、聚羟基丁酸酯（PHB）、聚乙内酯（PCL）、聚乳酸 （PLA）、 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等，这些聚合物在国际上都已有商品问世，我国也建设了少则上 千吨， 多则几千吨的生产线，正在克服价格和性能方面的不足，大力开拓应用市场。表 13 列出几 种全生 物降解塑料和几种常用普通塑料的性能。 表 13 典型全生物降解塑料和几种通用塑料的性能 玻璃化 弯曲 拉伸 拉伸 断 裂 缺口冲 融点 HDT 软化点 密度 项目 温度 模量 模量 强度 伸长 率 击强度 /℃ /℃ /℃ /g/cm3 /℃ /MPa /MPa /MPa /% /J/m PLA 180 55 58 60 1.25
7 29 PHB 180 60 141 4 1.24
1.4 20 PHBV 151 ― ― ― 1.25
16 161 PBS 114 97 ― -32 1.26 670 ― 33 700 60 PBSA 94 69 ― -45 1.23 330 ― 19 900 ― PES 100 ― ― -11 1.34 750 550 25 500 186 PCL 60 56 55 -60 1.14 280 230 61 730 NB 醋酸 ― 77 111 ― 1.25
62 120 纤维素 PVA 212 ― ― 74 1.25 ― 39 1 2 13 改性―――-541.17―28017670― 淀粉 PS ― /75 98 100 1.05
2 21 LDPE 108 49 96 -120 0.92 ― 420 12 800 NB PP 164 110 153 5 0.91
500 20 PET 260 167 78 ― 1.38 ―
59 4 改性塑料市场前景展望 改性塑料涉及面广，种类繁多，而且很多塑料如 PVC 或 PE 电缆料、抗菌塑料、降解 塑料、玻 纤增强尼龙等等都不以改性塑料的面孔出现。 这里仅从汽车、家电和医用几个领域展望一下改性塑料的市场前景。 据汽车行业统计我国汽车产量 2006 年已达 600 多万辆，到 2010 年汽车产量将达 到 800 万辆。 发达国家汽车用塑料已超过 100kg/辆， 我国也已接近 100kg/辆， 加上汽车维修用塑料件所 需汽车零 部件，这预示着 2010 年以后，每年需用的塑料将达 100 万吨以上，其种类有 PVC、PP、 PE、PU、 ABS、PA、POM 等，其中将近 50%的物料需要先经过改性处理。表 14 列出几种汽车所用塑 料的种 类及数量[10]，表 15 列出我国汽车发展规划及所需塑料材料的情况。 表 14 几种汽车用塑料的种类和数 量 （kg/辆） 塑料 PVC ABS PP PE PU POM PA FRP 及其 它 合计 车种 红 旗 CA 13.5 16.8 4.1 9.7 0.16 2.4 20.0 88.2 捷 达 1.6 14.5 25.5 6.8 7.4 0.6 2.0 2.4 60.8 桑塔 纳 11.8 10.5 18.8 6.2 10.0 0.22 2.9 6.1 66.5 富 康 24.0 4.0 30.0 9.0 12.0 1.0 5.0 6.5 91.5 切诺基 03.0 依维 柯 51.5 解 放 CA 东 风 EQ 量 汽 车8.010.020.0 10.020.01.0―34.0115.015.045.0 5.060.01.52.08.0117.32.212.03.88.51.5―4.315.0 （万吨） 塑料4.6 10.9 2.5 7.5 0.4 1.5 17.4 表 15 我国汽车（新车及社会保有）所需塑料的种类与数 所需塑料种类及数量 PP PE PU PVC ABS PA POM FRP其它 合计 产量 2000 年 270 万 辆 3.23 1.76 2.72 3.97 1.14 0.27 0.19 0.91 1.24 15.83 预测 2010 年 600 万 辆 7.73 4.10 6.36 8.14 4.54 0.69 0.31 2.66 2.85 38.80 保有量 2000 年 2000 万 辆 4.40 2.90 4.47 6.21 1.87 0.58 0.42 1.15 1.64 23.64 预测 2010 年 5000 万 辆 10.55 5.94 9.66 13.67 5.78 1.39 0.94 3.52 3.91 55.36 注：① 2010 年预测量因出自 2003 年，故数量偏低； ② 保有期间所需塑料量按新车所需 20%计算。 在电子电器产品， 特别是家用电器产品中塑料的使用更是以惊人速度增长着， 一方面是 电器产 品本身的数量迅猛增加， 另一方面是每个产品中塑料的用量大幅提升。 16 列出 2001 年 表 ~2005 年 主要家用电器的产量，表 17 列出在几种主要家电产品中塑料件的用量所占比例。 表 16 几种家用电器的产 量 （万台） 2001 年 2002 年 2003 年 2004 年 2005 年 年 均增长（%） 电冰 箱 07
4.1 房间空调 器 12 .5 洗衣 机 42
2.0 彩色电视机 家用电 脑 517.3 82.品种 电视机 吸尘 器 小家电 比例 （%） 23 38 34 10 60 30~90 据中国家用电器行业协会预测今后家用电器的年增幅仍能维持在 12~15%范围内，相应 需要塑 料材料的增长率将超过 20%，预计将达到 90 万吨/年以上，而无论是结构性材料，还是功 能性材料， 特别是从节省石油资源、节能、环保、比较安全、环境友好等新的战略发展思路出发，家用 电器所 使用的塑料材料几乎全都需要经过适当改性。 医用塑料是非常重要的塑料应用领域， 尽管其绝对数量不一定很多， 但其附加值是各种 用途塑 料中最高的。 据中国塑料加工工业协会统计， 2005 年我国医用塑料市场需求达 120~150 亿 元，十 一五期间将获得更快发展，每年的市场需求将达到 200~250 亿元[11]。 医用塑料包括直接与人体接触的人造器官、 医疗器械， 也包括服务于整个医疗链条的辅 助材料， 无论哪一种用途， 不同于其它用途的要求就是高度的安全性、 功能性及与人体组织的适应性 和尽可 能轻微的环境危害性（可环境消纳性）。用单一的合成树脂制作医用塑料产品，特别是与人 体组织 相接触的用品是不可能同时满足多方面要求的，需要用适当的方法对材料加以改性。 近年来在医用塑料领域推广迅速的大宗材料有透明聚丙烯、热塑性弹性体、抗菌塑料、有 利于 无害化处理的环境友好型塑料等。 18 列出一些热塑性弹性体的性能特点和在医用领域的 表 应用实 例[12]。 表 18 热塑性弹性体性能特点在医用领域的应用实例 TPE 性能特点 应用实例 血浆袋、导管、药液袋 潜动泵软管、尿道管、鼓膜切开术管 柔软、透明、可蒸汽消毒， 人造脏器部件、夹条 SEBS 用硅酮改性效果更佳 DDS 用品、输液用各种部件 乳头、注射器、填密片、健康器械 薄膜、片材、衬垫、栓类 注射器柱塞表 17 几种家电产品中塑料件的比例 电冰箱 洗衣机 空调器药液容器栓、导管、人造心脏泵 聚烯烃弹性体 TPO 价格低廉、密封性好、溶出 输血导管、输液导管 物非常少 卫生生理用品、尿布 栓、阀 撕裂强度高、弹性回复好、 TPEE 生物适应性好 心脏人造阀、体外回路、血管留置导 管 热塑性聚氨酯 力学性能好、抗血栓性佳 TPU 大动脉球形瓶、生物传感器、缝合线 齿科矫正用材料 人造皮肤 软管、栓、医用材料 患部的标记、石膏绷带、夹板敷料、 球形瓶导管、大动脉旁通软管 人造血管、血液出入口、人造心脏泵 缝合线、医疗用薄膜、栓氟聚合物系 人体固 转换聚异戊间二烯综合性能好但价格高定用型壳材料 综上所述，改性塑料产品在汽车、家电和医用领域有着广阔的用武之地，其市场潜力 巨大，而 且随着我国在全球经济中的地位越来越重要， 直接出口或以制成品形式间接出口都会给改性 塑料带 来更大的发展契机。 我们改性塑料的昨天奠定了坚实发展的基石， 今天正在为塑料工业乃至 整个国 民经济的发展做着卓越的贡献， 明天做为塑料这个朝阳产业的一支重要生力军， 将以我们自 己的智 慧和高度责任感，在发展循环经济、实现资源能源节约型、高性能价格比型和环境友好型的 新的经 济增长模式的大潮中，发挥更加重要的作用！参考资料： [1]罗忠富, 黄锐. 无机纳米料填充聚合物研究进展. 中国轻工业出版社,
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