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  聚合物的增韌通常是以犧牲其剛性為代價的。目前市場上聚丙烯材料要么具有高剛性，要么具有高韌性，二者似魚和熊掌難以兼得。研究團(tuán)隊之前的理論研究表明核殼增韌粒子增韌聚合物具有較好的剛韌平衡性，而且核的模量越高、殼的模量越低越有利于材料的剛韌平衡（Polymer, 2020, 191, 122237）。在此基礎(chǔ)上。本論文的理論研究表明通過調(diào)節(jié)核殼結(jié)構(gòu)的組成及含量可以同時提高聚合物材料的韌性和剛性，并在實驗上成功得到了高剛性（彎曲模量1.6GPa，是純PP的1.4倍）、高韌性（缺口沖擊強(qiáng)度44.6kJ/m²，是純PP的22倍）的SiO₂/POE核殼顆粒增韌均聚聚丙烯復(fù)合材料。

  他們之前的理論研究表明以PP為核、EPR為殼的核殼橡膠粒子和以PE為核、EPR為殼的核殼橡膠粒子增韌PP復(fù)合材料理論上模量損失值分別為5.4%和13.5%（Polymer, 2020, 191, 122237）。當(dāng)核的模量大于基體的模量時，是否會得到比基體模量還高的核殼粒子增韌的聚丙烯？為此，他們選擇了無機(jī)粒子SiO₂為核，POE為殼的核殼粒子，并在理論上給出了作為有效增韌劑允許SiO₂粒子在核殼粒子中最高含量值。對模量的理論研究結(jié)果表明：當(dāng)核的模量大于基體的模量時，可以得到比基體模量還高的核殼粒子增韌的聚丙烯；復(fù)合材料的模量隨核殼粒子含量的增加先升高后降低，即出現(xiàn)一峰值；隨著SiO₂粒子在核殼粒子中比例的增加，該峰值升高并向高含量方向移動（圖1）。峰值模量有利于材料的剛性，但是從韌性的角度該峰值所對應(yīng)的核殼粒子含量必須大于脆韌轉(zhuǎn)變的臨界值。 

圖4 聚丙烯韌性和剛性分布圖：A本實驗所得，B商業(yè)化聚丙烯。

  總結(jié)：他們給出了同時提高均聚聚丙烯的剛性和抗沖擊性的新策略，即以核為高剛性的無機(jī)粒子，殼為軟的橡膠或彈性體粒子增韌聚丙烯。理論和實驗結(jié)果均表明，復(fù)合材料的模量隨核殼粒子含量的增加先升高后降低，即出現(xiàn)一峰值，而且隨著SiO₂粒子在核殼粒子中比例的增加，該峰值升高并向高含量方向移動（圖1）。峰值模量有利于材料的剛性，但是從韌性的角度該峰值所對應(yīng)的核殼粒子含量必須大于使聚丙烯發(fā)生脆韌轉(zhuǎn)變的臨界值。 將二者相結(jié)合，成功得到的高剛性（彎曲模量>1500MPa）、高抗沖（缺口沖擊強(qiáng)度>40kJ/m²）的聚丙烯復(fù)合材料，填補(bǔ)了聚丙烯材料在該區(qū)域的空白。

  論文信息：Xiaodong Wang, Yunbao Gao^*, Jing Jin^*, Wei Jiang ^*. A Strategy to Develop Homo-Polypropylene Composites with High Impact and High Rigidity. 

  鏈接地址：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c02530