聚丙烯薄膜材料透明改性的研究
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高光泽透明聚丙烯的研究进展高光泽透明聚丙烯(TPP)是一种具有优异光泽和透明度的聚合物材料,具有广泛的应用前景。
随着人们对材料性能要求的不断提高,TPP的研究进展也日益引起人们的关注。
本文将对高光泽透明聚丙烯的研究进展进行综述,以期为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。
一、高光泽透明聚丙烯的特性高光泽透明聚丙烯是一种具有优异物理性能和化学稳定性的聚合物材料。
它具有高透明度、高光泽度、优异的机械性能和耐热性能,因此被广泛应用于包装材料、建筑材料、光学材料等领域。
而TPP的高光泽和透明度是其与传统聚丙烯材料最大的不同之处,也是其在市场上具有竞争优势的重要原因之一。
1. 注塑法注塑法是制备高光泽透明聚丙烯制品的常用方法,其工艺简单、成本低廉、生产效率高。
通过将预制的TPP颗粒加热熔融后注入模具中,经冷却固化后就可以得到高光泽透明聚丙烯制品。
此方法制备的制品表面光滑平整、透明度高、光泽度好,因此在日常生活中得到广泛应用。
2. 挤出法3. 其他方法除了注塑法和挤出法,还有一些其他制备高光泽透明聚丙烯的方法,如压延法、吹塑法、注塑拉伸法等。
这些方法各有特点,可以根据不同的需求选择合适的制备方法。
为了进一步提高高光泽透明聚丙烯的性能,人们开展了大量的改性研究。
添加剂的研究是一项重要的内容。
添加光稳定剂可以提高TPP的耐光老化性能;添加抗氧化剂可以提高TPP的耐热性能;添加抗静电剂可以改善TPP的静电性能等。
也有研究人员针对TPP的分子结构进行改性,以期进一步提高其热稳定性、耐化学性等性能。
由于其优异的性能,高光泽透明聚丙烯在各个领域都有广阔的应用前景。
在包装材料领域,TPP可以制备成具有高透明度、高光泽度的包装制品,可以有效展示包装内产品的外观;在建筑材料领域,TPP可以制备成高透明度的板材、管材等,可以被用于玻璃替代材料、户外遮阳材料等方面;在光学材料领域,TPP可以制备成光学透明材料,可以被用于制备光学器件、光学模具等。
1 前言聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂,产品具有密度小、生产成本低、透明度高、化学稳定性好、无毒、易加 工、抗冲击强度、抗挠曲性以及电绝缘性好等优点,在汽车工业、家用电器、电子、农业、建筑包装以及建材家具等方面具有广泛的应用,已经成为世界五大合成树脂中发展速度最快的产品之一。
但PP的结晶性使其制品的光泽和透明性差,外观缺少美感,使其在透明包装、日用品等应用领域的发展受到制约,而PP经过透明改性后,不仅可承袭其质轻、价廉、卫生、耐高温、易加工成型等优点,且透明性和表面光泽度可与其他一些透明树脂(聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等)相媲美,性能价格比也优于PC、PS、PET等,故可广泛应用于透明包装、医疗器械、家庭用品、一般工业等领域。
2 透明PP的性能2.1 透明PP与其他透明材料的性能对比透明P P材料在透明度、光泽度、密度、柔韧性、刚性、抗化学性等与传统透明材料如:P C、PET、PS、PVC等相比具有许多优异性能。
目前透明PP材料的应用已非常广泛,可用于注射、吹塑、吹拉、流延膜、挤压、热成型制品等。
透明聚丙烯与其它材料相比性能优势见表1,透明聚丙烯(CPP)与其它透明塑料的性能对比见表2。
透明聚丙烯的开发与应用朱艳秋中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司树脂应用研究所,102500文 摘:介绍了国内外透明聚丙烯的生产、开发、应用以及发展趋势。
关键词:透明聚丙烯 成核剂 应用Development and application of transparentpolypropyleneZhu yanqiuResin Application Research Institute of Beijing Yanshan Branch CHINA PETROLEUM & CHEMICAL CORPORATION,102500Abstract:this article introduces the production, development, application and development tendency of transparent polypropylene both in home and abroad.Keywords:Transparent polypropylene;Nucleator;Application2012 年 3 月刊 塑料制造 73PP对比材料优点聚苯乙烯(PS)1、耐冲击,在生产、运输及使用过程中不易碎,如替代PS杯子。
影响流延聚丙烯膜CPP透明度因素分析(聚丙烯)流延薄膜(CPP薄膜)是采用流延的方法生产的一种未拉伸的平膜挤出薄膜,具有透明度好、光泽度高、平整度好、纵横各向性能平衡、易热封等特点,表面经过电晕处理后可用于镀铝、印刷、复合等方面,所以广泛应用于食品、日用品、电子产品等包装。
其生产工艺流程图如下: CPP薄膜的特点之一是它的透明性,其性能高低直接影响包装档次。
影响CPP薄膜透明度的因素有两大类:配方和生产工艺。
配方包括主材料和辅助材料;生产工艺有:熔体温度和冷却辊温度、模唇间隙、气隙高度(即模唇与冷却辊之间的距离)、真空箱真空度、气箱风量等。
主材料的影响CPP薄膜的主材料一般选用熔体流动速率为6~12g/10min的树脂,分为均聚PP、二元共聚PP、三元共聚PP。
通常,共聚PP的透明度比均聚的好,但挺度方面均聚PP比共聚的好,且均聚PP不具备热封性,共聚PP具有良好的热封性,尤其是三元共聚PP,具有良好的低温热封性。
具体如何搭配根据薄膜的应用要求。
辅助材料的影响CPP薄膜的辅助材料有(开口剂)、(爽滑剂)、(抗静电剂)等。
开口剂的主要成分是SiO2,宜采用合成的SiO2,它的颗粒圆滑、均匀,对薄膜的透明度影响很小,而天然硅石,由于其形状、大小不一,产生明显的反光、折光,薄膜的透明度明显下降,所以不宜采用;爽滑剂、抗静电剂都带有爽滑性,适量地添加爽滑剂、抗静电剂,提高爽性及抗静电性的同时,有利于提高薄膜的光泽度,进而有利于透明度的提高,但是过量添加的话会由于它们的大量外迁而在薄膜表面形成一层雾层,造成透明度的下降,所以添加量应适中。
熔体温度的影响熔体温度的升高,有利于薄膜透明度的提高。
但过高的熔体温度易造成薄膜发脆,薄膜表面摩擦系数升高,通常以不超过265℃为宜。
冷却辊温度的影响降低冷却辊的温度,有利于提高薄膜的透明度,但薄膜的摩擦系数也随着升高,所以降低冷却辊的温度的同时宜适量增加爽滑剂的份数。
模唇间隙的影响加大模唇间隙,可以降低模唇处熔体的压力,有利于熔膜的均化,进而有利于薄膜光泽度的提高、透明度的提高。
浅析聚丙烯(PP)的改性方法作者:齐克来源:《中国科技博览》2013年第33期[摘要]聚丙烯作为某些目标产品的原料或专用料,它的综合性能还需要提高,这就需要对反应器后产品作一定的改性,其改性方法有化学改性与物理改性。
[关键词]聚丙烯、改性、PP、共聚、塑料中图分类号:TQ325.14 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)33-0109-01前言聚丙烯(PP)具有密度小、刚性好、强度高、耐挠曲、耐化学腐蚀、绝缘性好等优点,不足之处是其性能低温冲击性能较差、易老化、成型收缩率大。
聚丙烯用途广泛,用于农业、汽车工业、建筑材料、机械电子等在内的诸多领域。
开拓聚丙烯在重大产业领域的市场,取代其他塑料,所凭借的因素一是聚丙烯物美价廉、二是聚丙烯改性的进展。
一、聚丙烯的化学改性聚丙烯的化学改性是指通过化学方法改变聚丙烯分子链上的原子或原子团的种类及组合方式的改性方法。
经化学改性后的聚丙烯,其分子链结构发生变化,从而对材料的聚集态结构或织态结构产生影响,改变材料性能,因此,通过化学改性可以得到具有不同应用性能的新材料。
1、聚丙烯的共聚改性以丙烯单体为主的共聚改性可在一定程度上增进均聚PP的冲击性能、透明性和加工流动性,它是提高PP 韧性,尤其是低温韧性的最有效的手段之一。
将丙烯、乙烯混合在一起聚合,其聚合物主链中无规则地分布着丙烯和乙烯链段,乙烯则起着阻止聚合物结晶的作用,当乙烯质量分数达到20%时结晶便很困难,当质量分数为30%时就完全无定形,成为无规共聚物,其特点是结晶度低、透明性好、冲击强度增大等。
采用Zieglar催化剂或茂金属催化剂可以制备立构嵌段聚丙烯(又称为热塑性弹性聚丙烯,Thermoplastic elastomer)。
由于在分子链上同时含有等规和无规两种链段,因此具有低的初始弹性模量,相对高的拉伸强度,低的蠕变性能以及高的可逆形变。
嵌段共聚物与等规共聚物相比,低温性能优良,耐冲击性好;与等规PP和各种热塑性高聚物的共混物相比,刚性降低不大。
嘉力欣改性P P(聚丙烯)技术研究方案聚丙烯介绍: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--"0. 91g/cm,是目前所有塑料中最轻的品种之一。
它对水特别稳定,在水中的吸水率仅为0.01%,分子量约8万一15万。
成型性好,但因收缩率大(为1%~2.5%).厚壁制品易凹陷,对一些尺寸精度较高零件,很难于达到要求,制品表面光泽好,易于着色。
PP聚丙烯的常规等级:一、均聚PP-聚丙烯[size=-1]Homo-polyme r polypr opyle ne,简称PPH聚丙烯PP的均聚物简称PPH,是单一丙烯单体的聚合物。
聚丙烯(PP)作为热塑塑料聚合物是有规立构聚合物中的第一个。
其历史意义更体现在,它一直是增长最快的主要热塑性塑料,它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用,特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。
二、PP共聚物,Polypr opyle ne Copoly mer,简称PPC,是丙烯单体与乙烯单体的共聚物;按照乙烯单体在分子链上的分布方式,共聚PP可以分为无规共聚物(PPR)和嵌段共聚物(PPB)两种。
PPH的刚性好,但耐冲击性不好,尤其耐低温冲击性更不好,耐蠕变性差。
PPB的耐冲击性好,但耐蠕变性和PPH一样差。
PPR的耐冲击性和耐蠕变性则都好。
三、CPP膜-聚丙烯CPP是”Castin g Polypr opyle ne“的简称,即聚丙烯流涎薄膜。
是通过熔体流涎、骤冷生产的一种无拉伸、非定向的平挤薄膜。
它不经过BO PP中的纵向拉伸和横向拉伸两个过程,直接流涎成产品宽度。
嘉力欣改性P P针对汽车行业PP用于汽车工业具有较强的竞争力,但因其模量和耐热性较低,冲击强度较差,因此不能直接用作汽车配件,轿车中使用的均为改性P P产品,其耐热性可由80℃提高到145℃~150℃,并能承受高温750~1000h后不老化,不龟裂。
258作者简介:高红艳(1983— ),男,汉族,新疆克拉玛依人。
主要研究方向:石油化工。
聚丙烯综合性能优良,原料来源丰富,价格低廉,加工和应用易于普及,已成为塑料行业的主力之一。
聚丙烯材料的可热塑性特点,通过共聚、共混、填充、增强、阻燃等改性途径使聚丙烯产品的综合性能更加多样化,功能更加强大。
一、聚丙烯材料的制备辐射交联聚丙烯的制备方法。
把聚丙烯粉末加入含交联助剂的溶液中,经烘干、脱除溶剂和热处理后,加入抗氧剂,混炼,挤出或者模压成型,将成型后的聚丙烯进行辐照。
借助易挥发溶剂混匀原料和助剂,缩短混炼时间,提高交联效率,其耐热性和熔体强度均有所提高,该法辐射交联不使用化学交联剂,交联均匀程度易于控制,环保、能耗低、产率高,电子辐照后的聚丙烯泡沫其耐环境老化性能和耐温性能显著提高。
使用新型催化剂BCZ-208的制备方法。
BCZ-208 催化剂比DQC-401 催化剂的催化活性提高约50%,催化剂平均单耗为0.016 kg/t;采用氢调法生产均聚PP 粉料,使用BCZ-208 催化剂有利于生产高熔体流动指数PP 产品,氢调敏感性好. 使用BCZ-208 催化剂比DQC-401 催化剂生产的PP 产品等规度提高约1%,相对分子质量分布较窄,灰分含量降低,PP 粉料平均粒径小,细粉少,PP粒料拉伸屈服应力较高,所生产的PP 产品均达到优级品质量指标。
二、聚丙烯的改性(一)聚丙烯的增韧改性微孔膜是一种应用广泛的塑料薄膜,主要应用在海水淡化、污水处理、电池隔膜、包装、医疗器械等领域。
微孔膜的制备方法主要有相分离法、中空纤维法、化学发泡法和单向或双向拉伸等。
不同的淬火方式及不同温度下等温结晶制备的热历史α-聚丙烯,其熔融行为和结晶形态差异较大。
淬火样品结晶度和熔融温度最低,球晶最小。
随着等温结晶温度的升高,样品的结晶度和熔融温度逐渐升高,球晶尺寸逐渐增大。
淬火样品球晶强度较低,双拉后材料没有产生微孔,等温结晶样品晶体强度较高、球晶界面较弱,双拉后产生了大量微孔,其孔径尺寸随等温结晶温度的升高逐渐增大,孔径分布均匀性优异。
高光泽透明聚丙烯的研究进展近年来,高光泽透明聚丙烯因其在包装、光学和电子行业等领域的广泛应用而备受关注。
该材料具有良好的透明性、高光泽度以及优异的物理性能,因此受到了越来越多的研究者的重视。
本文将从材料的改性、制备方法和应用等方面综述高光泽透明聚丙烯的研究进展。
一、高光泽透明聚丙烯的改性高光泽透明聚丙烯的改性是提高其透明性以及光泽度的关键。
目前常见的改性方法主要包括共混改性、添加剂改性和表面改性。
1. 共混改性:共混改性是将高光泽透明聚丙烯与其他高透明性材料混合,并通过改变混合比例、相容性等来提高其透明性和光泽度。
将聚碳酸酯(PC)与聚苯乙烯(PS)混合,可以显著提高聚丙烯的透明度和光泽度。
2. 添加剂改性:添加剂改性是通过添加各种添加剂来改善高光泽透明聚丙烯的性能。
常见的添加剂包括光泽剂、光稳定剂和抗静电剂等。
通过加入适量的光泽剂,可以提高聚丙烯的光泽度;选择合适的光稳定剂可以延缓高光泽透明聚丙烯的老化速度;添加抗静电剂可以降低聚丙烯的静电积聚。
3. 表面改性:表面改性是通过在聚丙烯表面形成一层特殊的涂层或薄膜,来提高其光泽度和抗划伤性能。
采用离子交换法可以将正电荷离子与负电荷离子反应生成一层有机薄膜,从而增加聚丙烯的光泽度和透明度。
二、高光泽透明聚丙烯的制备方法制备高光泽透明聚丙烯的方法主要包括共挤法、注射拉伸(I-S)法和压光法等。
1. 共挤法:共挤法是将高光泽透明聚丙烯与其他材料一起挤出成型。
通过控制共挤温度、挤出速度等参数,可以获得具有高光泽度和透明度的聚丙烯制品。
2. 注射拉伸法:注射拉伸法是在特定的温度和拉伸速度下,通过注射聚丙烯溶液,并在拉伸过程中形成纤维状结构,最终得到高光泽透明的聚丙烯。
3. 压光法:压光法是将预制的聚丙烯板材放在热压机中,施加一定的压力和温度,使其塑化并成型。
通过调节压力和温度等参数,可以制备出高光泽透明的聚丙烯板材。
三、高光泽透明聚丙烯的应用高光泽透明聚丙烯具有广泛的应用前景,主要应用于包装、光学和电子行业等领域。
透明抗冲聚丙烯的制备及应用研究透明抗冲聚丙烯的制备及应用研究随着科技的不断进步,人们对材料的性能要求越来越高。
在众多材料中,聚合物材料一直是研究的热点之一。
聚丙烯作为一种广泛应用的聚合物材料,其透明性和抗冲击性一直是人们关注的焦点。
为了提高聚丙烯的透明度和抗冲击性能,许多研究人员进行了大量的实验和研究。
首先,制备透明抗冲聚丙烯材料的关键是改善其结晶性能。
研究通过在制备过程中添加一定的共聚物或添加剂,如增容剂、细晶核剂等,有效地改善了聚丙烯的结晶性能。
通过在制备过程中引入共聚物,可以优化聚合物的结晶结构,减小晶界,提高透明性。
而添加剂的引入则能够有效地控制晶体的生长,形成更细小的晶体,从而提高材料的透明度。
其次,通过改善聚丙烯的分子结构,进一步提高材料的透明度和抗冲击性能。
研究发现,通过调控聚丙烯分子的分子量分布、分支程度和共聚单体的种类,可以改变材料的力学性能和透明度。
较低分子量的聚丙烯分子更容易形成较小的晶体结构,从而提高透明度;而分支程度的增加可以增加分子链的排列难度,使晶体结构更容易断裂,从而提高材料的抗冲击性。
此外,研究人员还尝试采用先进的制备技术来制备透明抗冲聚丙烯材料。
如采用溶液共混法、熔体共混法和热致形状记忆效应等新型制备方法,制备出具有优异透明度和抗冲击性能的聚丙烯复合材料。
溶液共混法通过将聚丙烯与其他透明材料进行共混,可以有效地提高透明度;熔体共混法则通过在高温下将聚丙烯与其他聚合物共熔混合,再通过快速冷却固化,形成具有微相分离结构的复合材料,从而提高材料的抗冲击性能。
最后,透明抗冲聚丙烯材料在许多领域得到了广泛的应用。
例如,在包装行业中,透明抗冲聚丙烯材料可以用于制作透明盒子、保鲜膜等包装产品,提高产品的外观和保护性能。
在汽车工业中,透明抗冲聚丙烯材料可以用于制作汽车灯罩、车窗等部件,提高汽车外观的美观度和安全性。
此外,透明抗冲聚丙烯材料还可以用于制作电子产品外壳、玻璃钢等材料,拓宽了其应用领域。
嘉力欣改性PP(聚丙烯)技术研究方案聚丙烯介绍: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--"0. 91g/cm,是目前所有塑料中最轻的品种之一。
它对水特别稳定,在水中的吸水率仅为0. 01%,分子量约8万一15万。
成型性好,但因收缩率大(为1%~2.5%).厚壁制品易凹陷,对一些尺寸精度较高零件,很难于达到要求,制品表面光泽好,易于着色。
PP聚丙烯的常规等级:一、均聚PP-聚丙烯[size=-1]Homo-polymer polypropylene,简称PPH聚丙烯PP的均聚物简称PPH,是单一丙烯单体的聚合物。
聚丙烯(PP)作为热塑塑料聚合物是有规立构聚合物中的第一个。
其历史意义更体现在,它一直是增长最快的主要热塑性塑料,它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用,特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。
二、PP共聚物,Polypropylene Copolymer,简称PPC,是丙烯单体与乙烯单体的共聚物;按照乙烯单体在分子链上的分布方式,共聚PP可以分为无规共聚物(PPR)和嵌段共聚物(PPB)两种。
PPH的刚性好,但耐冲击性不好,尤其耐低温冲击性更不好,耐蠕变性差。
PPB的耐冲击性好,但耐蠕变性和PPH一样差。
PPR的耐冲击性和耐蠕变性则都好。
三、CPP膜-聚丙烯CPP是”Casting Polypropylene“的简称,即聚丙烯流涎薄膜。
是通过熔体流涎、骤冷生产的一种无拉伸、非定向的平挤薄膜。
它不经过BOPP中的纵向拉伸和横向拉伸两个过程,直接流涎成产品宽度。
嘉力欣改性PP针对汽车行业PP用于汽车工业具有较强的竞争力,但因其模量和耐热性较低,冲击强度较差,因此不能直接用作汽车配件,轿车中使用的均为改性PP产品,其耐热性可由80℃提高到145℃~150℃,并能承受高温750~1000h后不老化,不龟裂。
产品,可以作为汽车仪表板、保险杠,嘉力欣PP改性材料生产的同类产品成本降低30%,改性PP用作汽车配件具有十分广阔的开发前景。
聚丙烯薄膜材料透明改性的研究作者:周兴荣来源:《中国化工贸易·中旬刊》2018年第11期摘要:聚丙烯(PP)材料具有很多优良的特点,在很多行业具有应用,例如汽车工业、建筑行业、电器和包装材料等等。
但是在长期的使用过程中,人们发现,聚丙烯材料做成的产品在透光性方面的性能极差,而且在造型上缺乏美感,刚韧的平衡性差,所以对其的使用具有一定的限制性和影响。
而包装材料的要求需透明,故而需要对现在的聚丙烯材料进行研究改进,使其具有高透明度的性能,而且产品除了保证原有特点保存,及无毒、无害、无味、耐高温和腐蚀之外,还需要具备高透光率、抗高强度拉力以及高热变形温度等优点。
在不断的研究改进下,如果PP材料的透明度能够达到或超过聚对苯二甲酸二乙醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)等树脂材料,则会大大降低成本,包装材料完全可以由PP代替,这对于拓展聚丙烯产品市场具有重要的意义。
本文主要综述聚丙烯透明改性的主要成核剂,并介绍透明聚丙烯的透明改性的机理,概述透明聚丙烯性能及应用情况。
关键词:聚丙烯包装材料;透明;改性;机理;应用聚丙烯(PP)是目前世界上应用比较广泛、发展研究较快的一种树脂材料品种,通过对聚丙烯的研究和改进,多种不同性能的聚丙烯材料产品在各个行业中得到应用,在市场上占有较大的比例,出现了较多具有优良性能的高附加值产品,例如满足较高刚性要求的聚丙烯产品,耐高温聚丙烯材料,具有高透明性的聚丙烯材料等。
聚丙烯材料的用途广泛,但是在制备过程中结晶的速度相对较低,而且很容易出现比较大的球晶,导致产品的透明性较低,外观缺乏美感,所以限制了其在材料包装、医学器械、电子科技产品和日常生活等制造领域的应用。
随着社会的发展,目前对于聚丙烯的需求越来越大,尤其是透明树脂材料,而现如今对于聚丙烯透性改造的方法大多是添加成核剂,这是聚丙烯透明性改造的重要方向。
1 聚丙烯材料的优缺点聚丙烯是一种聚合高分子化合物,是由单体的丙烯聚合而成,在分类归属上,聚丙烯属于塑料材料,在世界上具有广泛的應用,而且生产量巨大,聚丙烯材料能够得到如此快速的发展,具有巨大的需求量是由于其具有众多优良性能,主要有如下几点:1.1 综合性能较优,用途广泛与众多塑料材料相比,如聚乙烯、聚苯乙烯等等,聚丙烯材料的密度最小,只有0.9-0.91kg/m3,是所有塑料中最轻的种类之一。
同时具有抗拉伸和冲击的特点,有良好的耐磨损性,同时其耐高温特点突出,通常在120摄氏度下仍然可以使用,有的经过特殊改性的聚丙烯材料可以耐受150摄氏度的高温而不发生变形。
和大多数聚合材料一样,聚丙烯材料的化学性质稳定,基本不与其它物质发生化学反应,防水、电的性能同样优秀。
在加工制作其他材料的过程中,容易操作和成型。
最重要的是具有无毒无味的特点,所以适合应用在包装和医疗等行业。
聚丙烯可以制成不定向膜,也有可以制成薄膜,所以在包装材料上具有广泛的应用。
1.2 合成聚丙烯的原料丙烯来源广泛,目前主要来自石油化工工艺和煤基甲醇制烯烃工艺丙烯作为一种重要的中间原料,每年产量巨大,是乙烯的一半。
而且丙烯的价格较低,相比于其他的树脂类材料,聚丙烯的价格最低。
1.3 生产合成工艺简单生产合成聚丙烯的工艺条件要求不是太高,没有高温高压的需求,在生产过程中产生的三废较少。
目前采用较广泛的生产条件是有机铝和三氯化钛组成的催化剂合成反应[1]。
虽然聚丙烯的优点很多,在市场上的应用广泛,但是自身也存在一些缺陷,影响了其使用范围,所以需要不断地研究改进,才能使其应用前景得到最大的开发。
第一,由于聚丙烯的化学结构特点,在侧链上含有甲基,这势必会降低分子链的柔韧性,在生产中形成较大的球形,使得脆化的温度升高,抗冲击性能下降,特别是在低温下,刚性和透明性很差。
第二,聚丙烯属于非极性聚合物,染色性黏性和抗静电效果较差,在与无机材料结合混合形成聚合物时不能较好的相容。
第三,聚丙烯材料加工过程中的收缩很大,所以造成尺寸稳定性较差。
第四,耐老化和降解性能较差。
2 聚丙烯材料的性能与改性聚丙烯的改性方法可以归结为两种,一种是物理方法,主要以填充、混合和增强等,通过加入特定的添加剂来改变聚丙烯材料的性能。
而化学改性的方法则是改造聚丙烯的分子结构,主要采用的办法有接枝、交联和共聚等[2]。
要想对聚丙烯材料改性实现预期的性能,以适应各种材料的需求,就必须对其结构和性能有所了解,这才是进行改造的根本。
2.1 聚丙烯的结构聚丙烯单体结构可以分为两种,即共聚聚丙烯和均聚合聚丙烯。
前者在主链上是同一种单体,侧链则是含有甲基的R基团。
后者的分类则是依据侧链R集团在主体两侧不同的分布位置而定。
所以有等规聚丙烯(ipp),所有的侧链R集团分布在主链的同一侧,间规聚丙烯(spp),R集团交错的出现在主链的两侧,无规聚丙烯(app),R基团在主链两侧的分布没有规则可循。
一般的企业在生产过程产生的聚丙烯都为均聚聚丙烯树脂,其中等规度占比达到95%的聚丙烯为等规聚丙烯,其余的为无规聚丙烯和间规聚丙烯的混合。
等规聚丙烯的分子链中含有螺旋结构,所以不同的分子组合和排列则会呈现不同形态的晶体,主要有α、β、γ、δ和拟六方五中晶体,α、β为最常见的类型。
我们在此主要了解这两种晶体的结构,均聚聚丙烯α晶体属于单斜晶体,是最普通的一种形式,也是比较稳定的类型,在一定的条件下,其他类型的晶体可以向稳定的α晶体演变,例如在140摄氏度高温条件下,β晶体可以转变为α晶体类型。
β晶体为六方晶体,在排列结构上,其较为疏松。
2.2 聚丙烯材料的光学特性因为聚合物内部存在晶区和非晶区两种相态,晶区的密度更大,两者对光线的折射率不同,当光线通过聚合物时,在晶区和非晶区的界面上发生折射和反射,不能直线通过聚合物,因此这种两相并存的聚合物通常呈乳白色,透明度较差。
结晶度越小,透明性相对越好。
如等规聚丙烯是一种半结晶的聚合物,透明性较差,直接用于生产薄膜通常难以满足用户需求。
如果减小聚丙烯的球晶直径后,可见光通过时折射和反射减少,增大透光性,从而提高透明度。
有较多的方法可以改善和提高聚丙烯材料的透光性,主要的方法有添加成核剂,或者常规的物理方法,通过拉升材料、骤冷,等温加工等办法,都能够有效的降低材料的晶体尺寸。
大多数的聚丙烯薄膜都有较高的透明性需求,且这种需求程度呈上升趋势,因此快捷且低成本地提升膜料透明度是当前的一个热门研究方向。
2.3 聚丙烯的物理改性方法添加成核剂是最常用的聚丙烯物理改性的方法,添加剂成核剂能够改变聚丙烯的结晶特性从而改变其机械性能。
上面从其特性上我们已经了解到,聚丙烯是一种半结晶聚合物,在生成过程中,聚丙烯的粒径和结晶的特性直接影响到产品的透明度。
添加成核剂能够保持聚丙烯材料原有的化学性质,不影响其分子结构,在此基础上通过增加结晶体,减小结晶体的尺寸,不仅加速了结晶的过程,也改善了其性能。
在生产实践中,通过添加不同类型的成核剂,能够有效的改善聚丙烯材料的透光性,或者对其力学性能有所改善,提高使用的价值和拓展使用的范围,而且加快了生产,降低了成型过程中聚丙烯的收缩率。
成核剂具有众多的优点,是目前最常用的生产高透明化、高性能聚丙烯的方法。
3 聚丙烯透明改性--透明成核剂聚丙烯的晶体三种结构α、β、γ的稳定性依次降低,γ型最不稳定,目前没有较好的该方法获得,也没有明确的使用价值。
聚丙烯透明改性成核剂根据其晶体结构分为α成核剂、β成核剂和γ成核剂,前两者的使用较为广泛。
3.1 α晶型成核剂α成核剂是山梨醇系列成核剂,上个世纪,日本科学家发现山梨醇缩二苯甲醛对于聚丙烯材料的透明性和光泽度的提高上具有显著的作用,并且生产的产品在抗高温和抗机械力等物理特性上也得到了明显的改善,所以一度成为研究的热点内容。
在提高和改善聚丙烯的透明性上,山梨醇缩二苯甲醛具有较好的效果,而且由于是有机溶剂,所以与聚丙烯相互之间具有较好的溶解性,是目前世界范围内使用最为广泛的有机成核剂。
而现在,美国的公司通过改善已经提出了第四代的有机成核剂Millad® NX8000。
山梨醇类成核剂发的研究和发展如下表所示。
山梨醇类成核剂通过与聚丙烯之间相互均匀的融合,从而改变聚丙烯的晶体结构,该表聚丙烯的成晶体特性,在一定程度上提高材料的物理刚性和抗拉升能力,在热变性,透光性和表面光滑度的改善上具有显著的成效,不同成核剂以及成核剂的添加量和配比不同都影响到聚丙烯的改性效果。
尹芬等[3]等人的研究表明,通过NA-21 型α 成核剂复配助剂能获得具有较好透明度的聚丙烯材料。
这种成核剂对于加速聚丙烯晶体的形成具有明显的效果,而且随着添加的成核剂的量的增加,聚丙烯的结晶度能有效的提高,在提高聚丙烯的性能上具有显著的作用,最高可以达到86.0%的透光率。
还有研究表明[4],不同的成核剂在改性中的效果对比,研究者比较了Millad 3988与Millad NX8000对PP性能的影响,发现,成核剂的添加量低于0.25%时,Millad 3988具有较好的改性效果,反之,当添加量高于0.25%时则Millad NX8000具有较优的改性效果。
两者在PP材料的抗温度变形效果上具有相似的效应,使聚丙烯材料热变形温度提高约13%。
3.2 β晶型成核剂目前,这种成核剂的研究开发没有α成核剂的成熟,在工业化生产中也较少,我们知道β晶体的内部结构较为疏松,有结晶不完全的特点,晶体内分子的排列主要是层叠,横向和径向的交互排列结构缺乏,所以在现有技术和热力学范围内很难得到稳定存在的结晶体。
有研究表明,β晶体的多孔结晶区域中存在大量的连续分子链连接形成的扩展型链段,根据热力学知识可以知道,在聚丙烯材料破坏时β晶体可以吸收较多的能量,所以这种晶体材料有较好的拓展延伸性能。
傅勇等人[5]的研究发现,加入β成核剂之后,会出现拉伸屈服后产生“变形硬化”现象,能够有效地改进聚丙烯材料的冲击力度,最大提高幅度为2.94倍。
β成核剂的加入使材料弯曲模量产生一定程度的下降。
3.3 复配成核剂成核剂在聚丙烯材料的改性上具有优良的特点,取得较为显著的效果,为让各种成核剂的有时候能够得到最大化的发挥,所以促进了对于复配成核剂的研究,有很多的研究结构支持,采用复配成核剂能够取得协同的作用,各种成核剂之间能够相互配合,结合了成核剂之間的优势。
复合透明剂主要的作用是降低了成核剂的熔点,或者在一定程度上改善了其分散程度,从而有效的提高了聚丙烯材料的结晶温度,改善了聚丙烯材料的综合性能。
例如,研究人员通过山梨醇类成核剂S20为α成核剂与不同类型的β成核剂配合使用,有TMB-5,HHPA-Ba,PA-O3,形成复合的成核剂,当两种成核剂在配比上达到最佳的复合时,成核的聚丙烯材料在刚性和韧性上均能够有效的提高[6]。