聚合物的增韧通常是以牺牲其刚性为代价的。目前市场上聚丙烯材料要么具有高刚性，要么具有高韧性，二者似鱼和熊掌难以兼得。研究团队之前的理论研究表明核壳增韧粒子增韧聚合物具有较好的刚韧平衡性，而且核的模量越高、壳的模量越低越有利于材料的刚韧平衡（Polymer, 2020, 191, 122237）。在此基础上。本论文的理论研究表明通过调节核壳结构的组成及含量可以同时提高聚合物材料的韧性和刚性，并在实验上成功得到了高刚性（弯曲模量1.6GPa，是纯PP的1.4倍）、高韧性（缺口冲击强度44.6kJ/m²，是纯PP的22倍）的SiO₂/POE核壳颗粒增韧均聚聚丙烯复合材料。

  他们之前的理论研究表明以PP为核、EPR为壳的核壳橡胶粒子和以PE为核、EPR为壳的核壳橡胶粒子增韧PP复合材料理论上模量损失值分别为5.4%和13.5%（Polymer, 2020, 191, 122237）。当核的模量大于基体的模量时，是否会得到比基体模量还高的核壳粒子增韧的聚丙烯？为此，他们选择了无机粒子SiO₂为核，POE为壳的核壳粒子，并在理论上给出了作为有效增韧剂允许SiO₂粒子在核壳粒子中最高含量值。对模量的理论研究结果表明：当核的模量大于基体的模量时，可以得到比基体模量还高的核壳粒子增韧的聚丙烯；复合材料的模量随核壳粒子含量的增加先升高后降低，即出现一峰值；随着SiO₂粒子在核壳粒子中比例的增加，该峰值升高并向高含量方向移动（图1）。峰值模量有利于材料的刚性，但是从韧性的角度该峰值所对应的核壳粒子含量必须大于脆韧转变的临界值。 

图4 聚丙烯韧性和刚性分布图：A本实验所得，B商业化聚丙烯。

  总结：他们给出了同时提高均聚聚丙烯的刚性和抗冲击性的新策略，即以核为高刚性的无机粒子，壳为软的橡胶或弹性体粒子增韧聚丙烯。理论和实验结果均表明，复合材料的模量随核壳粒子含量的增加先升高后降低，即出现一峰值，而且随着SiO₂粒子在核壳粒子中比例的增加，该峰值升高并向高含量方向移动（图1）。峰值模量有利于材料的刚性，但是从韧性的角度该峰值所对应的核壳粒子含量必须大于使聚丙烯发生脆韧转变的临界值。 将二者相结合，成功得到的高刚性（弯曲模量>1500MPa）、高抗冲（缺口冲击强度>40kJ/m²）的聚丙烯复合材料，填补了聚丙烯材料在该区域的空白。

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

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