聚丙烯的晶型及常用成核剂_王东亮
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聚丙烯材料改性中成核剂技术的应用研究【摘要】在聚丙烯(简称PP材料)初合成后,在材料内部会存在很大的球形晶体,影响使用性能,一般通过加入成核剂来改性聚丙烯材料,新合成的材料晶粒比较小,所制成的产品抗冲击性能比较高,透明度以及光泽度也比较高。
本文主要讲述聚丙烯的一般合成工艺以及成核剂在聚丙烯合成中的应用。
【关键词】聚丙烯(PP);改性;成核剂;合成工艺聚丙烯又可称为丙纶,是丙烯的聚合物,具有无毒、无臭、无味的有点,密度小,是所有塑料中最轻的材料之一,结晶度比较高,具有良好的力学性能、电绝缘性以及耐热性等,但是由于在材料分子内部存在球形晶体因此在使用时,抗冲击强度、刚性、透明性以及光泽性等很难满足要求,因此需要对聚丙烯材料进行改性,改性的方法可分为物理改性以及化学改性,本文所讲的是加入成核剂进行改性。
1、聚丙烯材料的生产工艺目前聚丙烯材料的生产工艺主要可以分为淤浆法、液相本体法和气相法,随着时代的发展淤浆法生产工艺逐渐被淘汰,在目前聚丙烯材料的生产工艺中占据主要地位的是Basell公司的Spherizone气相法,该工艺方法合成的聚丙烯材料占了50%左右,居第二位的是Dow Chemical公司的Unipol气相工艺。
Basell公司的Spherizone气相法使用双环管结构的聚合反应器,在反应中加入第四代催化剂(有利于产生高结晶度以及高精度的产品),在生产工艺中提高了预聚合和聚合反应器的设计压力,使得聚丙烯生产时的形态、分子量等更加容易控制。
2、成核剂技术在聚丙烯材料改性中的应用2.1成核剂的分类目前,在聚丙烯合成改性中,应用比较广泛,以及已经商品化的成核剂可以分为α晶型和β晶型,这两种分法,是依照其产生的作用来分的,如α晶型的成核剂主要是诱导产生α晶型的聚丙烯。
常用的α晶型成核剂有芳香族羧酸金属盐类、磷酸金属盐类、二(苯亚甲基)山梨醇(1+/)及其衍生物以及松香类的成核剂,其中松香类的成核剂是一种天然的物质,比较环保。
聚丙烯β晶型成核剂的制备及应用研究的开题报告一、研究背景聚丙烯是一种常见的热塑性聚合物,广泛用于塑料制品、纤维等领域。
聚丙烯的性能受其晶型的影响较大,其中α晶型的性能较差,而β晶型可以提高聚丙烯的机械性能、热稳定性等方面。
因此,研究聚丙烯β晶型的成核剂制备方法及应用具有重要意义。
二、研究内容1.制备聚丙烯β晶型成核剂。
通过控制成核剂的种类、用量、添加时机等方法,制备高效的聚丙烯β晶型成核剂。
研究该成核剂对聚丙烯晶型、流动性等性能的影响。
2.优化聚丙烯β晶型成型工艺。
根据成核剂的添加方式和剂量,调整成型工艺参数的配比和工艺流程,使其有利于形成聚丙烯β晶型,提高产品的品质、工艺稳定性及生产效率。
3.研究成核剂在聚丙烯中的作用机理。
通过利用DSC、XRD等测试手段,研究成核剂在聚丙烯中的分布情况、对晶态转变、结晶行为等的影响,解析其作用机理。
三、研究意义1.为聚丙烯高性能制品的研究提供新思路。
聚丙烯β晶型具有很多优异的性能,例如高强度、硬度、高温下的稳定性等,研究聚丙烯β晶型的成核剂制备方法和应用,可以为相关高性能制品的研究提供新思路。
2.增强聚丙烯的竞争力。
目前市场上聚丙烯制品的品种不断增多,产品的性能和品质要求也不断提高,研究聚丙烯β晶型的成核剂制备方法和应用,可以为聚丙烯产品增加新的竞争力。
3.推动聚丙烯材料的应用领域拓宽。
研究聚丙烯β晶型成核剂的应用,可以推动聚丙烯材料的应用领域拓宽,例如汽车、电子、建筑等领域。
四、研究方法1.制备高效的聚丙烯β晶型成核剂,利用溶液共混、扩散、熔融混合等方法,探索成核剂的制备方法和最佳剂量。
2.研究聚丙烯β晶型成型工艺,通过控制加工温度、冷却速率等工艺参数,研究成核剂对聚丙烯β晶型的促进作用,探索最佳工艺配比。
3.分析成核剂在聚丙烯中的分布情况及作用机理,采用DSC、XRD等分析手段,研究聚丙烯β晶型的形成机理,探明成核剂的作用机理。
五、预期成果1.获得高效的聚丙烯β晶型成核剂制备方法,得到一定的成核效率和晶型控制效果。
聚丙烯β晶型成核剂β晶型成核剂品种有:1.NT-A型通用型聚丙烯β晶型成核剂,适用于聚丙烯树脂的β晶型成核改性,加快结晶速度,缩短成型时间,提高聚丙烯制品的抗冲击强度和耐热性,广泛应用于聚丙烯管材、板材、和注塑制品。
其特点是:诱发β晶型成核效率高,价格低廉,用途广泛。
无味、无毒。
售价:120元/公斤。
2.NT-B型通用型聚丙烯β晶型成核剂,适用于聚丙烯树脂的β晶型成核改性,提高聚丙烯制品的常温和低温抗冲击强度、耐热性,广泛应用于聚丙烯管材、板材、和注塑制品,特别是聚丙烯粉料。
其特点是:高效率低成本制造性能优异的β晶型聚丙烯制品。
无味、无毒。
售价:220元/公斤。
3.NT-C型通用型聚丙烯β晶型成核剂,适用于聚丙烯树脂的β晶型成核改性,提高聚丙烯制品的常温和低温抗冲击强度、耐热性,广泛应用于聚丙烯管材、板材、和注塑制品,特别是β晶型PP-R、PP-B、PP-H管材(III型PP-R管材升级换代产品IV型βPP-R管材中必加助剂)。
也适用于聚丙烯树脂与其它树脂和填料的共混与复合改性体系,抗干扰能力强,明显改善共混物与复合材料的冲击韧性。
其特点是:诱发β晶型成核效率高,用途广泛。
无味、无毒。
售价:280元/公斤。
4. ST-C型聚丙烯微孔膜、微孔纤维专用超细化β成核剂,适用于锂离子电池微孔膜、聚丙烯电容器粗化膜、聚丙烯微孔纤维等。
其特点是:1微米粒径的超细化β成核剂,万分之一的添加量,90%以上的β晶型转化率。
售价:380元/公斤。
β晶型成核剂的使用方法:将聚丙烯树脂粉料、β晶型成核剂(典型用量为聚丙烯质量的0.01%~0.1%)、抗氧剂(如B215,典型用量为聚丙烯质量的0.1%)等在高速混合机内混合均匀后,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒后,即得到β晶型聚丙烯。
如采用聚丙烯粒料,在高速混合机内混合前时可添加极少量(0.1%)液体石蜡(白油),可以使助剂包裹在粒料表面,避免树脂颗粒与助剂粉末分离。
注意其它物质(如滑石粉、颜料等α成核活性物质)对β晶型成核剂活性的干扰,多组分共混和复合改性体系请先进行小试,并请咨询本公司技术人员。
聚丙烯(PP)用成核剂及其对聚丙烯性能的影响介绍摘要:介绍了聚丙烯㈣的结晶过程,PP分子的晶体结构对其性能的影响以及成核剂的分类,如二苄又山梨醇衍生物、有机磷酸盐、烷基羧酸盐、松香。
综述了成核剂对PP的等温结晶行为、熔融特性、力学性能、耐老化性能、光学性能及加工性能的影响的最近研究成果。
关键词:聚丙烯;晶体结构;成核剂;二苄又山梨醇衍生物;有机磷酸盐;烷基羧酸盐;松香聚丙烯由于合成方法简单,且原料来源丰富,价格低廉,具有良好的耐化学性、电性能、力学性能,可以加工成具有各种用途的注塑制品、中空成型制品、薄膜、薄片和纤维,从而成为塑料产量增长最快的品种之一,其产量在五大通用塑料中占第三位,所以被广泛应用于日常用品、包装材料、办公用品、电器及汽车部件等方面。
但是由于聚丙烯是结晶性聚合物,内部存在着很大球晶,造成聚丙烯的抗冲击强度很低、制品的后收缩现象严重,在使用中并不具有足够的刚性、尺寸稳定性或透明性等,这严重地影响了聚丙烯树脂的使用性能。
因此,众多的研究者从聚合技术、成型技术、复合材料技术等方面对聚丙烯进行改性,以提高其使用性能。
其中,通过加入成核剂,改善成型过程的结晶速度,细化晶粒,以提高制品的抗冲击性能、透明性及光泽度,是实现聚丙烯的高性能化常用的方法。
1 聚丙烯的结晶1.1 结晶过程[1]在以下条件下,聚合物熔体可以结晶:(1)聚合物的分子结构可以使晶体有序排列,如主链的不完全运动、一定位置的侧基分布不规则,有支链及大的侧链,则会妨碍结晶。
(2)晶核必须可以引发结晶,并由此形成微晶,微晶自行排列成超结构,即球晶。
(3)结晶温度在聚合物的熔点(f )和玻璃化转变温度(tg)之间,以便使分子链具有必要的运动性。
在tm 以上,不能形成稳定的晶核;在tg以下,链段运动冻结,晶核增长速率为零。
(4)结晶过程包括晶核形成与晶核增长,结晶速度可由晶核密度和球晶的增长速率计算。
聚合物的结晶过程,实际上是分子链的链段有序排列的过程。
聚丙烯新型成核剂的开发及应用目录摘要 (1)1、聚丙烯结晶 (1)1.1、聚丙烯的立构规整性......................................................................................... .. (1)1.2、聚丙烯晶型 (2)1.3、聚丙烯结晶过程 (2)2、聚丙烯成核剂 (2)2.1成核剂种类 (2)2.1.1、标准型成核剂 (2)2.1.2、透明性 (2)2.1.3、增强型(有机磷酸盐) (3)2.2、成核剂作用 (4)2.2.1、改进PP 机械性能 (4)2.2.2、缩短PP 成型周期 (5)2.2.3、增加PP的透明性 (5)2.2.4、对热性能的影响 (5)总结 (5)摘要本论文首先简单的介绍了聚丙烯结晶中的聚丙烯立构规整性,将聚丙烯分成了等规、间规和无规三种;聚丙烯晶型的不同晶型的性能及聚丙烯结晶过程。
主要叙述了聚丙烯成核剂的三种分类及它们的应用。
主要考察了几种类型的成核剂对聚丙烯的机械性能、成型周期和制品的透明性的影响。
关键词:聚丙烯,结晶,成核剂,前言聚丙烯作为结晶聚合物树脂,它的结晶行为、结晶形态以及球晶尺寸都将直接影响制品的最终性能。
成核剂具有改变树脂的结晶行为、结晶形态和球晶尺寸,进而达到提高制品的加工性能和应用性能之功效。
而目前PP异相成核理论还不成熟,至今还不十分清楚何种结构因素引起成核作用,成核剂对PP结晶、以及物理性能的影响等研究也不十分透彻,因此,国内外对PP成核剂的开发和成核PP的研究与应用都十分的活跃[1]。
1、聚丙烯结晶1.1、聚丙烯的立构规整性聚丙烯(pp)是以丙烯为单体聚合而成的聚合物,其结构式由于聚丙烯主链上含有不对称碳原子,造成其叔碳上的甲基在空间上有不同的排列方式,因而存在三种不同立体结构的聚丙烯,即等规、间规和无规结构,如图图I-I三种不同立体结构的聚丙烯图中主链上的甲基全部排列在分子链一侧的为等规聚丙烯(iPP);如甲基在主链两侧交替排列,则为间规聚丙烯(sPP);如甲基不规则的排列于链的两侧,则称为无规聚丙烯(aPP)。