聚丙烯塑料的改性及应用
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聚丙烯改性的主要的几种方法聚丙烯(PP)是一种重要的塑料,具有较高的力学性能、耐化学腐蚀性和隔热性能,广泛应用于包装、电器、纺织、建筑等领域。
然而,PP在一些方面的性能仍然有待改善,这就要求对PP进行适当的改性。
以下是聚丙烯改性的几种主要方法。
1.添加剂改性:添加剂改性是通过向聚丙烯中添加各种添加剂,如增塑剂、抗氧剂、阻燃剂、光稳定剂等,来改善聚丙烯的性能。
添加剂可以提高聚丙烯的柔软度、耐热性、阻燃性等,从而扩展了聚丙烯的应用范围。
2.共混改性:共混改性是将聚丙烯与其他聚合物进行物理混合,在共混体系中形成相容相并形成新的材料。
常用的共混改性体系包括聚丙烯/聚乙烯、聚丙烯/ABS共混体系等。
共混改性可以综合利用不同聚合物的优点,改善聚丙烯的力学性能、热稳定性、耐冲击性等。
3.界面改性:界面改性是通过在聚丙烯和填充剂之间插入界面剂,来增强聚丙烯与填充剂之间的相容性。
常用的界面改性剂有硅烷偶联剂、聚合物接枝剂等。
界面改性可以改善聚丙烯的强度、韧性、耐冲击性和耐热性等性能。
4.离子辐射改性:离子辐射改性是通过辐射聚丙烯,引入交联结构或引发化学反应,改善聚丙烯的性能。
辐射改性可以显著提高聚丙烯的强度、热稳定性、抗老化性能等。
5.高分子改性:高分子改性是将聚丙烯与其他高分子化合物进行共聚或接枝反应,形成新的共聚物或共聚物接枝聚合物。
常用的高分子改性剂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚酯等。
高分子改性可以改善聚丙烯的强度、韧性、耐热性和低温性能。
总之,聚丙烯改性的方法有很多种,可以通过添加剂、共混、界面、辐射和高分子改性等不同途径来改善聚丙烯的性能。
这些改性方法可以提高聚丙烯的力学性能、耐热性、耐化学腐蚀性和耐冲击性等,从而满足不同应用领域对材料性能的需求。
据日本理化株式会社介绍,日本7%的PP为透亮PP,透亮PP的产量在400kt/a以上。
日本透亮PP市场以微波炉炊具及家具两方面的消耗量最大。
日本出光化学公司制造出与PVC具有同样透亮性和光泽性的透亮PP,现在能够广泛替代一般透亮PVC制作文具、笔记本一类的包装物,价格只相当于PVC的20%-30%,1999年出售了1200 t透亮PP。
韩国LG Caitex公司将透亮PP作为PET的替代品推向市场,应用于水瓶、洗涤剂瓶、个人护理品的包装等方面。
Fina公司市场部声称,他们的透亮PP新产品将打人具有300kt/a市场容量的PS食品包装。
德国BASF公司的PP无规共聚物Novolen3248 TC,具有高流淌性(熔体流淌速率为48g/l0min)、低翘曲性,透亮度达90%,雾度10%,适用于薄壁包装与日用品。
Solvay公司研制的PP无规共聚物EltexPKLl76,含有乙烯和透亮剂,要紧用于制造单层透亮瓶和挤压片材,片材可热压成型各种容器及装饰品。
其产品具有玻璃般的光泽、专门好的化学稳固性、耐环境应力开裂性和冲击强度。
德国Schneioler公司和Klein公司用透亮聚丙烯替代PVC用于透亮硬包装。
美国Amoco公司用透亮改性剂生产的聚丙烯树脂经注、拉、吹工艺加工而成的水瓶可替代聚酯水瓶。
Montell Polyolefins公司最近推出了α烯烃改性PP树脂,牌号分别为273RCXP和276RCXP,要紧用于注塑成型。
两种牌号的树脂都没有添加成核剂和透亮助剂,其中273RCXP树脂的熔体速率为14g/10min,表现出低的气味性以及好的耐应力发白性能。
该树脂的透光性能相当于最好的PP无规共聚物,具有较高的光泽度,可制作成母粒形状用于生产固体或类似于用尼龙做成的半透亮色母粒。
276RCXP树脂的熔体流淌速率为16g/l0min,透光性和光泽度稍差些,但该树脂却展现出极佳的低温冲击性能,在低温下储藏后能经反复加热且耐冲击,可制作放于微波炉中的容器。
聚丙烯(PP)的介绍聚丙烯概述聚丙烯采用齐格勒-纳塔催化剂使丙烯催化聚合而得,它是分子链节排列得很规整的结晶形等规聚合物。
聚丙烯的英文名称为Polypropylene,简称PP,俗称百折胶。
聚丙烯按其结晶度可以分为等规聚丙烯和无规聚丙烯,等规聚丙烯为高度结晶的热塑性树脂,结晶度高达95%以上,分子量在8~15万之间,以下介绍的聚丙烯主要为等规聚丙烯。
而无规聚丙烯在室温下是一种非结晶的、微带粘性的白色蜡状物,分子量低(3000~10000),结构不规整缺乏内聚力,应用较少。
聚丙烯(PP)作为热塑塑料聚合物在塑料领域内有十分广泛的应用,因所用催化剂和聚合工艺不同,所得聚合物性能,用途也不同。
PP有很多有用的性能,但还缺乏固有的韧性,特别是在低于其玻璃化温度的条件下。
然而,通过添加冲击改性剂,可以提高其抗冲击性能。
一、聚丙烯的特性(1)物理性能:聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,密度只有0.90~.091g/cm3,是目前所有塑料中最轻的品种之一。
它对水特别稳定,在水中24h的吸水率仅为0.01%,分子量约8~15万之间。
成型性好,但因收缩率大,厚壁制品易凹陷。
制品表面光泽好,易于着色。
(2)力学性能:聚丙烯的结晶度高,结构规整,因而具有优良的力学性能,其强度和硬度、弹性都比HDPE高,但在室温和低温下,由于本身的分子结构规整度高,所以冲击强度较差,分子量增加的时候,冲击强度也增大,但成型加工性能变差。
PP最突出的性能就是抗弯曲疲劳性,如用PP注塑一体活动铰链,能承受7×107次开闭的折迭弯曲而无损坏痕迹,干摩擦系数与尼龙相似,但在油润滑下,不如尼龙。
(3)热性能:PP具有良好的耐热性,熔点在164~170℃,制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌,在不受外力的,150℃也不变形。
脆化温度为-35℃,在低于-35℃会发生脆化,耐寒性不如聚乙烯。
(4)化学稳定性:聚丙烯的化学稳定性很好,除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外,对其它各种化学试剂都比较稳定,但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使PP软化和溶胀,同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高,所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件,防腐蚀效果良好。
聚丙烯表面改性技术与应用周清 6120805020530. 引言聚丙烯(PP)作为通用塑料,以产量大、应用面广以及物美价廉而著称,但聚丙烯具有非极性和结晶性,表面与极性聚合物、无机填料及增强材料等相容性差,导致其染色性、粘接性、抗静电性、亲水性也较差,这些缺点制约了聚丙烯的进一步推广和应用。
聚丙烯的表面改性和功能化处理技术是一种重要的改性方法,研究主要集中在接枝极性单体,如马来酸酐和丙烯酸等,以及带有第二官能团单体,如甲基丙烯酸缩水甘油脂等;是改善PP表面性状性的主要手段,可以提高PP材料与其他极性的界面作用力,增强其亲水性、染色性能、黏结性能和共混高聚物之间的相容性等。
本文主要就聚丙烯材料的表面处理方法以及改性聚丙烯的应用作简单地介绍。
1. 高能辐照表面处理法辐照接枝法是用高能射线照射产生自由基,自由基再与活性单体反应生成接枝共聚物。
与其它接枝法比较,辐照接枝法的优点在于适合各种化学、物理性质稳定的树脂,能够快速且均一地产生活性自由基,而且不需加化学引发剂,不过该方法成本较高。
根据利用辐照获得接枝活性点的方式可以将其分为同时辐照和预辐照两种方法,同时辐照法是将反应单体和PP接枝基体同时放置在辐照环境中,这样在基体上形成活性点的同时就可以进行接枝反应。
预辐照法就是首先辐照PP,使其表面带有活性点,然后再和单体反应。
比较两种方法,预辐照技术更能减少单体均聚物的生成。
辐照接枝法在改善膜或纤维的表面极性方面应用广泛[1]。
除了对基材进行辐照引发接枝反应外,通过异相引发接枝[2]还有学者研究出利用预辐照对聚乙烯进行处理,再使用经过辐照处理的聚乙烯作为聚丙烯的熔融接枝反应的引发剂来引发聚丙烯接枝丙烯酸,经反应挤出制备出高性能的聚丙烯接枝丙烯酸共聚物。
这种异相引发接枝反应很好的控制了聚丙烯在熔融接枝中的降解副反应,极大的保存了基材优异的力学性能。
1.1 γ-射线辐照接枝法γ-射线辐照属于高能物理法,利用60Co-γ射线对原纤维基材进行处理,进而与单体进行接枝反应得到所需要的接枝产物。
改性聚丙烯颗粒用途是什么改性聚丙烯颗粒是一种常见的塑料材料,经过改性处理后,具有更多的特殊性能和广泛的用途。
下面将详细介绍改性聚丙烯颗粒的用途。
1. 塑料制品:改性聚丙烯颗粒是制作塑料制品的重要原材料之一。
它可以用于生产各种塑料制品,如塑料桶、塑料盒、塑料瓶等。
由于改性聚丙烯颗粒具有优良的耐磨性、耐酸碱性和耐高温性能,所以生产的塑料制品具有耐用、耐腐蚀等特点,广泛应用于日常生活和工业领域。
2. 包装材料:由于改性聚丙烯颗粒具有良好的韧性和透明度,所以常用于包装材料的制作。
它可以制作塑料袋、保鲜膜、泡沫箱等,满足人们对包装材料的要求。
改性聚丙烯颗粒的包装材料具有良好的耐撕裂性和防水性,可以有效地保护物品的品质和安全。
3. 电子产品:改性聚丙烯颗粒能够耐高温,具有良好的绝缘性能,所以常用于电子产品的制作。
它可以制作电池壳体、充电器外壳、电线电缆等电子零部件。
改性聚丙烯颗粒在电子行业的应用,不仅提高了产品的安全性和稳定性,而且还可以减少电子垃圾的产生,对环境友好。
4. 建筑材料:由于改性聚丙烯颗粒具有良好的阻燃性和耐磨性,所以在建筑材料领域有广泛的应用。
它可以用于制作地板材料、屋顶防水材料、隔热材料等。
改性聚丙烯颗粒制成的建筑材料不仅具有防火、耐腐蚀等性能,而且还能提高建筑物的保温性能,节能效果显著。
5. 医疗器械:改性聚丙烯颗粒具有良好的生物相容性和抗菌性能,所以可用于制作医疗器械。
医疗器械如注射器、输液管、手术器械等使用改性聚丙烯颗粒制成,可以保证医疗器械的安全性和卫生性,避免感染和交叉感染的发生。
6. 汽车零部件:改性聚丙烯颗粒具有优异的耐候性和耐磨性,可用于汽车零部件的制作。
例如汽车内饰件、车门护板、保险杠等,使用改性聚丙烯颗粒制成,既能提高产品的质量和性能,又能减轻汽车的重量和减少油耗。
7. 焊接材料:改性聚丙烯颗粒可用于制备焊接材料。
它具有较高的熔点和优异的热稳定性,能够耐受较高的焊接温度和热应力,从而提高焊接质量和效率。
聚丙烯塑料的改性及应用概述聚丙烯(Polypropylene,简称PP)是一种常见的塑料材料,具有良好的加工性能、强度和耐化学腐蚀性。
然而,聚丙烯在某些方面的性能还有待改善。
改性聚丙烯通过添加不同的添加剂、改变配方比例或改变加工工艺等方式,改善了聚丙烯的某些性能,扩展了其应用范围。
本文将介绍聚丙烯塑料的改性方法及其在各个领域中的应用。
聚丙烯塑料的改性方法1. 添加剂改性添加剂改性是最常见的一种聚丙烯塑料改性方法。
通过向聚丙烯中添加不同的添加剂,可以改变聚丙烯的物理、化学性能,提高其加工性能和耐候性。
常见的添加剂包括: - 填充剂:如碳酸钙、滑石粉等,可以提高聚丙烯的刚性和抗冲击性; - 阻燃剂:如氯化磷、硫酸铵等,可以提高聚丙烯的阻燃性能; - 稳定剂:如抗氧剂、紫外线吸收剂等,可以提高聚丙烯的耐氧化和耐候性; - 助剂:如流动剂、增韧剂等,可以改善聚丙烯的加工性能。
2. 共混改性通过与其他聚合物进行混合,可以改善聚丙烯的性能。
常见的共混改性方法有物理共混和化学共混两种。
•物理共混:将聚丙烯与其他聚合物机械混合,形成共混体系。
物理共混可以改善聚丙烯的强度、韧性和耐热性。
•化学共混:通过共聚反应或交联反应,将聚丙烯与其他聚合物进行化学结合。
化学共混可以显著改善聚丙烯的力学性能、热性能和耐化学性。
3. 改变配方比例通过改变聚丙烯的配方比例,如增加共聚单体的含量、调节分子量分布等方式,可以改变聚丙烯的结晶度、熔体流动性和力学性能。
•增加共聚单体含量:在聚丙烯的聚合过程中,加入适量的共聚单体,如丙烯酸、丙烯酸酯等,可以改善聚丙烯的柔韧性、降低结晶度。
•调节分子量分布:通过控制聚合反应条件,可以得到不同分子量分布的聚丙烯,从而改善聚丙烯的加工性能和力学性能。
聚丙烯塑料的应用领域聚丙烯的优良性能使其在各个领域都有广泛的应用。
1. 包装行业聚丙烯具有较高的刚性和抗冲击性,被广泛用于包装行业。
聚丙烯制成的塑料包装材料可以应用于食品包装、医药包装、化妆品包装等领域。
聚丙烯塑料的改性及应用1. 背景介绍聚丙烯(Polypropylene,简称PP)是一种常见的聚合物材料,具有良好的机械性能、耐热性、耐化学腐蚀性等特点,因此在工业和日常生活中广泛应用。
然而,纯聚丙烯材料在某些方面的性能仍然有待改善,这就需要对聚丙烯进行改性处理。
2. 改性方法2.1 添加剂改性添加剂改性是指向聚丙烯中加入适量的改性剂,以改善其特定性能。
常见的添加剂包括增塑剂、抗氧剂、阻燃剂等。
增塑剂可以提高聚丙烯的可塑性和柔韧性,抗氧剂可以延缓聚丙烯老化速度,阻燃剂可以提高聚丙烯的阻燃性能。
2.2 交联改性聚丙烯的交联改性是指通过物理或化学方法,在聚丙烯分子链之间建立交联,提高聚丙烯的热稳定性和力学性能。
常见的交联改性方法包括辐射交联、热交联和化学交联等。
2.3 接枝改性接枝改性是指将其他具有良好性能的高分子化合物接枝到聚丙烯分子链上,以提高聚丙烯的性能。
接枝改性可以增加聚丙烯的韧性、耐疲劳性和耐磨性等。
3. 改性聚丙烯的应用3.1 包装材料改性聚丙烯在包装材料领域有着广泛的应用。
由于其良好的耐热性和耐化学腐蚀性,改性聚丙烯袋可以用于食品、医药等领域的包装,保证产品的安全性和卫生要求。
3.2 汽车零部件改性聚丙烯在汽车工业中的应用越来越广泛。
其优异的力学性能和耐冲击性使得改性聚丙烯成为制造汽车零部件的理想材料,如汽车内饰件、车身板材、底盘保护装置等。
3.3 电子电器改性聚丙烯具有良好的绝缘性能和抗静电性能,因此在电子电器领域得到了广泛应用。
例如,手机壳、电视机外壳、电器配件等都可以采用改性聚丙烯制造。
3.4 医疗器械由于改性聚丙烯具有良好的耐腐蚀性、生物相容性和低毒性等特点,适用于医疗器械的制造。
例如,输液瓶、注射器、手术器械等都可以采用改性聚丙烯。
4. 结论通过添加剂改性、交联改性和接枝改性等方法,可以显著提高聚丙烯的性能,拓展其应用领域。
改性聚丙烯在包装材料、汽车零部件、电子电器和医疗器械等领域都有着重要的应用价值。
聚丙烯的改性方法及应用-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1聚丙烯的改性方法及应用聚丙烯具有比重小、刚性好、强度高、耐挠曲,以及有高于100℃的耐热温度和良好的耐化学腐蚀性等优点。
通过改性,其耐低温性﹑耐冲击性和耐老化性等有所提高,广泛应用于家电、汽车等领域。
根据产品的要求和用途,聚丙烯可以用共混、填充、增强、添加助剂,以及共聚、共混、交联等方法加以改性。
例如可以添加碳酸钙、滑石粉、矿物质等以提高硬度、耐热性、尺寸稳定性,添加玻璃纤维、石棉纤维、云母、玻璃微珠等以提高拉伸强度、改善低温抗冲击性、耐蠕变性,添加橡胶、弹性体、和其它柔性聚合物等以提高冲击性能、透明性,添加各种特殊助剂可赋予聚丙烯诸如耐候性、抗静电性、阻燃性、导电性、可电镀性、成核性、抗铜害性等等。
改性聚丙烯在家电领域的应用易涂装改聚丙烯材料:直接通过共混改性,引入极性官能团,使其与聚丙烯树脂形成共结晶,规避析出,避免弱界面层的形成,从而整体提升表面张力。
满足无人看守电器要求阻燃改性聚丙烯材料:满足国际电工委员会(IEC)提出的长期无人看管电器用改性PP材料要求:IEC60335标准要求750℃灼热丝接触被测材料或制品30秒内不起火或者燃烧时间≤5秒(即GWIT≥750℃)和漏电起痕指数(CTI)≥250V。
感温变色聚丙烯材料:在聚丙烯材料中通过加入感温变色颜料实现颜色转变,感温变色颜料是由电子转移型有机化合物进行制备,在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构发生变化从而使颜色发生转变,从而在直观上辨别温度。
防蟑螂、防鼠咬材料:通过针对对蟑螂和老鼠的味觉和嗅觉的刺激从而达到防治其对电器的危害。
主要应用于电磁炉等电器。
抗染色聚丙烯材料:内胆材料直接与果汁、食物残渣、食品调料等接触后受到污染引起材料表面颜色的变化,当颜色变化到一定程度后就会显脏,甚至作为污染源污染下一批食物,降低产品的使用品质。
使用抗染色聚丙烯材料可以解决这些问题。
改性pp料是什么材料改性PP料是一种经过改性处理的聚丙烯材料,它具有优异的性能和广泛的应用领域。
改性PP料在塑料制品行业中扮演着重要的角色,下面我们来详细了解一下改性PP料是什么材料。
首先,改性PP料是指将聚丙烯树脂进行物理或化学方法的改性处理,以改善其性能和加工工艺。
改性PP料通常通过添加增强剂、填料、稳定剂、增塑剂等成分来实现改性,从而使其具有更好的力学性能、耐热性、耐候性和耐化学腐蚀性。
这些改性后的PP料不仅保持了聚丙烯的良好特性,还增加了许多新的优异性能,使其在各种领域得到广泛应用。
改性PP料具有以下几个主要特点:首先,改性PP料具有优异的力学性能。
通过添加增强剂和填料,改性PP料的抗拉强度、弯曲强度、冲击强度等得到显著提高,使其成为制作强度高、耐磨性好的塑料制品的理想选择。
其次,改性PP料具有良好的耐热性和耐候性。
在改性过程中,添加稳定剂和抗氧化剂可以有效提高PP料的耐热性和耐候性,使其能够在恶劣环境下长期稳定使用,不易老化和变质。
再次,改性PP料具有良好的耐化学腐蚀性。
通过添加抗腐剂和耐化学腐蚀剂,改性PP料能够在酸碱盐等化学介质中表现出较好的稳定性,适用于化工管道、储罐等领域。
最后,改性PP料具有良好的加工性能。
由于改性PP料的熔体流动性和热稳定性得到提高,使其在注塑、挤出、吹塑等加工工艺中表现出较好的加工性能,有利于制作各种复杂形状的塑料制品。
总的来说,改性PP料是一种性能优异、应用广泛的塑料材料,具有优异的力学性能、耐热性、耐候性和耐化学腐蚀性,同时具有良好的加工性能,适用于汽车零部件、家电外壳、工程管道、建筑材料等领域。
希望通过本文的介绍,能够让大家对改性PP料有更深入的了解,为其在各个领域的应用提供更多的可能性。
聚丙烯塑料的改性及应用1、聚丙烯在合成树脂生产中占据重要地位,发展极为迅速聚丙烯是五大通用合成树脂中的一个重要品种,在国内外的发展均十分迅速。
在全球塑料用五大合成树脂中,聚丙烯的产量占有1/4左右的份额,预计2006年世界五大通用合成树脂的总产能将达到1亿9千万吨,其中聚丙烯4878万吨,占总产能的25.6%[1]。
而我国2004年聚丙烯树脂产量为474.88万吨,进口291.4万吨,出口1.53万吨,其表观消费量为764.7万吨,占当年全国五大通用树脂表观消费量总和2954万吨的25.9%。
预计到2010年我国聚丙烯树脂的表观消费量将增加至1080万吨,较2004年增长40%以上。
表1列出近期投产和正在建设的聚丙烯装置的地点和产能。
表1 近期投产和在建聚丙烯装置在已宣布的新增产能中,中石化253万吨/年,中石油135万吨/年,而且大多数项目的产能都在30万吨以上,达到世界级规模。
这些装置全部投产后,中石化的聚丙烯产能将超过巴赛尔公司,跃居全球榜首,中石油也将列位前五名之列,届时中国将成为生产聚丙烯树脂全球产能最大的国家。
另据报道,我国聚丙烯树脂的产量1995年仅为107.35万吨,到2005年达到522.95万吨,平均年递增38.7%,同期表观消费量也从212.92万吨增至823万吨,平均年递增28.7%,成为全球聚丙烯消费增长最快的国家[2]。
1 聚丙烯基本知识1.1 树脂与塑料的定义和分类树脂(Resin):高分子材料亦称高分子聚合物,分为天然高分子材料和合成高分子材料。
在合成高分子材料中按塑料、橡胶、纤维三大用途分为合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类,其中用于塑料的合成树脂所占的比例最大,约占合成材料总量的2/3以上。
塑料(Plastics):以合成树脂为主要成分,添加有适量的填料、助剂、颜料,而且在加工过程中能流动成型的材料。
热塑性塑料(ThermoPlastics):能在特定温度范围内反复软化和冷却硬化的塑料。
热固性塑料(Thermosetting Plastics):在第一次成型之后,成为不熔、不溶性物料的塑料。
通用塑料(General Plastics):指产量大、用途广、成型加工性能好、价格相对便宜的塑料。
以五大通用树脂为基础原料的塑料为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。
工程塑料(Engineering Plastics):指具有高性能,可以作为工程结构件的塑料。
工程塑料又分为通用工程塑料和特殊工程塑料,前者如聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚酯(PET和PBT)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(MPPO),其使用温度一般在150℃以下,而特种工程塑料是指使用温度可达150℃以上的工程塑料,如聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等。
1.2 聚丙烯(Polypropylene,缩写为PP)的种类与特性2.2.1聚丙烯的基本概念聚丙烯是以丙烯(CH3—CH=CH2)为单体,通过加聚反应得到的高分子聚合物,其反应特征一是瞬间完成,二是没有小分子化合物伴随产生。
采用齐格勒—纳塔催化剂可以得到高分子量的结晶性PP。
根据—CH3基团在空间排布的规律,PP分为等规、间规和无规三种聚合物。
只有等规度高的PP才能生成良好的结晶区,才能具有我们所需要的优良性能。
等规聚丙烯的晶体形态有α、β、γ、δ和拟六方五种,最常见的是α晶态,属单斜晶系。
α晶态在138℃左右形成,其熔点为180℃。
拟六方态也叫次晶结构,又叫蝶状液晶。
当熔融态的等规PP被急冷至70℃以下,或在70℃以下进行冷拉伸时,就会生成拟六方态晶体,此时PP的硬度和刚性减小,而冲击强度和透明性提高。
等规PP从熔融状态逐渐冷却时形成的晶体为球晶,结晶温度越高,球晶越大,反之球晶越小。
球晶越大,性能越脆,球晶大小直接影响到PP材料的冲击强度。
在结晶型塑料中,结晶度对材料的性能影响最大。
结晶度即材料中结晶部分重量占材料总重量的百分数。
PP的结晶度可通过使用水—乙醇体系的密度梯度管测定其密度来求得。
注塑成型的PP结晶度一般为50~70%,改变成型条件和后处理条件,可以改变结晶度。
结晶需要晶核,如果PP结晶时存在大量晶核,可以提高结晶度和减小球晶尺寸,从而可以提高PP的屈服强度、冲击强度和表面硬度,同时还可以改进PP的透明性和光泽性,降低成型加工温度,缩短成型周期,得到残留内应力低的性能均衡的制品,特别有利于成型大型制品。
通常增加晶核的办法是添加成核剂。
PP分子量的大小和分布也直接影响着PP塑料材料性能和加工性能。
通常从PP的熔体流动速率(MFI)可以了解到PP分子量的大小和分布情况。
MFI越大,表示PP的分子量越小。
不同PP的MFI可从零点几到几十,单位为g/10min。
分子量分布可通过Q值(重均分子量与数均分子量之比)反映出来,Q值越大,分子量分布越宽。
通常PP的Q值为10~40。
PP的分子量越高,即MFI越小,材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度都越高,而透明性、光泽及表面硬度则越低。
2.2.2聚丙烯的种类1)按聚丙烯分子中甲基(—CH3)的空间位置不同分为等规、间规和无规三类等规聚丙烯(全同立构聚丙烯),英文缩写为IPP从立体化学来看,IPP分子中每个含甲基(—CH3)的碳原子都有相同的构型,即如果把主链拉伸(实际呈线团状),使主链的碳原子排列在主平面内,则所有的甲基(—CH3)都排列在主平面的同一侧。
我国各石化企业生产的均聚聚丙烯都属于等规聚丙烯,基本性能如前所述,典型产品如北京燕山石化的PP2401,扬子石化的F401,齐鲁石化的T30S等。
1.2 聚丙烯改性技术实例1.2.1 以PP为载体的碳酸钙填充母料碳酸钙填充母料自上世纪八十年代初诞生以来,已为塑料加工行业和全社会做出了巨大贡献,年产量达一百多万吨,是改性塑料重要的品种之一。
填充母料的载体最初使用的是聚丙烯聚合时的副产物——无规聚丙烯(APP),故亦称之为APP母料。
后因北京燕山石化公司技术改造,无规聚丙烯的来源枯竭,而碳酸钙作为合成树脂紧缺年代的替代物,市场需求旺盛。
在此背景下以聚乙烯树脂为载体的碳酸钙填充母料应运而生,如LDPE1F7B至今仍然是多数填充母料的主要原料。
由于填充母料的主要用途是聚丙烯编织袋用的扁丝和打包带,从价格、相容性和扁丝强度等方面考虑,使用聚丙烯为载体树脂更适合于此种填充母料。
二十世纪九十年代初,当时的轻工业部塑料加工应用研究所率先推出以粉状聚丙烯为载体树脂的碳酸钙填充母料,称之为PPM母料,并于一九九二年获得国家级新产品称号。
PPM母料以小本体PP粉料为载体,在价格上比起1F7B等PE树脂有显著优势,至今也仍保持着1000元/吨以上的差价。
同时PP本身的密度低,意味着相同质量的树脂有更多数量的聚合物承担载体树脂的任务。
此外PP的强度高于PE,同样情况下可使扁丝、打包带等具有更高的强度[8][9],见表13、表14。
表13 使用不同载体树脂填充母料的PP扁丝性能表14 使用载体不同填充母料制成的PP打包带的性能将不同载体树脂制成的填充母料用于PP注塑制品时,也会得到与扁丝、打包带等制品类似的结果,即将PP为载体树脂的填充母料与其它树脂为载体的填充母料相比,按QB 1126-91《聚烯烃填充母料》行业标准规定制成的注塑样条中,当配方相同、制样设备、条件相同时,PP为载体的填充母料效果最好,见表15。
表15 按QB 1126-91制成的注塑样条性能以PP为载体的碳酸钙填充母料生产要点如下:①粉状PP比粒状PP更便宜,更易与碳酸钙混合均匀,应优先使用。
②粉状PP的熔体流动速率不宜过大,4~10g/10min为好。
③粉状PP中没有加入抗氧剂、润滑剂等助剂,必须适量添加。
④粉状PP在存放过程中会逐渐降解,放出酸味,因此一定要问清生产时间,并及时使用,最好在聚合出后的一个月内用完。
⑤以粉状PP为载体的碳酸钙填充母料可以使用同向平行双螺杆挤出机加工,碳酸钙的比例可以达到80%以上。
关键问题是不能使用模面风冷热切造粒,也不宜使用拉条水冷造粒,只能使用传送带风冷方式造粒。
1.2.2 以代替ABS为主要目标的改性聚丙烯专用料(1)日本卡尔普株式会社的CALP专用料组成、性能及用途[10]CALP专用料在很多场合可以替代价格昂贵的ABS,但仍然有明显的不足。
·密度比ABS大;·表面硬度低,不耐刻划;·刚性不足;·表面光泽度低;·表面涂装性差;·成型尺寸收缩率大。
原来使用ABS的注塑成型模具需加以修改才能使用改性PP专用料。
(1)高光泽PP专用料表33 热塑性低烟无卤阻燃电缆料性能1.1.2 玻纤增强聚丙烯[23]玻璃纤维添加到聚丙烯中可提高拉伸强度、弯曲弹性模量、洛氏硬度以及热变形温度等,其电性能不受影响,耐化学腐蚀性、耐水性等不变,只是断裂伸长率显著降低,缺口冲击强度变化不大。
随玻纤含量增加,增强聚丙烯的性能见表34。
表34 玻纤增强聚丙烯的性能玻纤增强聚丙烯的抗蠕变性得到改善,可以比聚碳酸酯、耐热ABS、聚甲醛等塑料的性能更好。
此外在150℃下保持1500小时,其拉伸强度和热变形温度都不会下降,在沸水和水蒸汽中可长期使用。
玻纤增强聚丙烯的加工流动性因玻纤的存在有所下降,但与其它塑料相比,仍然属良好的加工流动性。
提高成型加工温度可使其流动性得到改善。
通常制备玻纤增强聚丙烯是将长纤维从靠近机头一端的加料口加入,直接与已熔融的聚丙烯物料混合,这主要是为避免在双螺杆挤出机中停留时间过长而被多次剪切,长径比减小,影响增强效果。
纤维的长度(指在最后成型的塑料制品中)应在0.1~1mm范围内,如长度低于0.04mm,则会大大影响增强效果。
此外玻纤表面处理也十分重要。
使用硅烷偶联剂,如TTS,可以使玻纤与PP之间有很好的相界面。
中科院化学所研制的玻纤增强聚丙烯及国内外部分厂家同类产品的性能见表35[24]。
表35 玻纤增强聚丙烯的性能2 改性聚丙烯发展动向聚丙烯在生产数量迅速发展的同时,也在性能上不断出新,使其应用的广度和深度不断变化,近年来或者通过在聚合反应时加以改进,或者在聚合后造粒时采取措施,有一些更具独特性能的聚丙烯新的品种问世,如透明聚丙烯、高熔体强度聚丙烯等。
2.1 透明改性PP的结晶是造成不透明的主要原因,利用急冷冻结PP的结晶趋向,可以得到透明的薄膜,但有一定壁厚的制品,因热传导需要时间,芯层不可能迅速被冷却冻结,因此对于有一定厚度的制品不能指望用急冷的办法提高透明度,必须从PP的结晶规律和影响因素入手。
经一定技术手段得到的改性PP,可具有优良的透明性和表面光泽度,甚至可以和典型的透明塑料(如PET、PVC、PS等)相媲美。