盖世汽车讯 据外媒报道，太原理工大学和浙江大学的研究人员开发出一种核壳复合结构，可显著提高广泛使用的热塑性塑料聚丙烯（PP）的低温韧性。该研究发表于期刊《Engineering》，在保持PP的耐热性和耐化学性等优异特性的同时，解决了PP在低温下性能不佳的长期缺陷。
为了提高PP的低温韧性，研究人员将PP与高密度聚乙烯（HDPE）以及苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEPS）相结合，从而制备出新型复合材料。该过程形成了不常见的SEPS@HDPE核壳结构，其中SEPS为核，HDPE为壳。
由此产生的复合材料展现出明显的优势。在PP/SEPS体系中加入HDPE，使PPM/HDPE复合材料发生了相当大的脆-韧转变（PPM指固定质量比为70/30的PP/SEPS复合材料）。这使韧脆转变温度（Tbd）实现有效调控，冲击强度显著提升。
当加入HDPE后，PPM的抗冲击强度从零下5℃时的13.6 kJ/m 2上升零下10℃时的49.3 kJ/m 2。同时，PP中常见的拉伸强度不变，仅屈服应变和杨氏模量（Young’s modulus）出现小幅下降，但考虑到整体机械性能，二者均在可接受范围内。
与PP相比，复合材料的流变行为呈现进一步变化。研究发现，长期弛豫单元（long-term relaxation unit）的形成与由分散粒子形成的逾渗网络（percolated network）微结构密切相关。低比例HDPE（3%）可促进SEPS粒子形成物理网络；而当HDPE含量过高（超过10%）时，则会降低该物理网络结构的强度。
PPM/HDPE复合材料的增韧效应与其软核-硬壳结构有关。HDPE可减小分散相尺寸，抑制SEPS颗粒聚结，并形成分散应力集中的中间层。这提高了基体剪切屈服，同时成功抑制裂纹扩展。
这项研究不仅展示了改善PP复合材料性能的可能性，还提出了一种可行的低温增韧技术，可扩展应用于其他热塑性聚合物领域。这些发现有望影响未来的材料设计，从汽车到包装等众多行业均可能受益。
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