聚丙烯表面改性技术及应用
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聚丙烯酸纳米粒子的制备及应用研究概述聚丙烯酸纳米粒子是一种具有广泛应用潜力的纳米材料。
本文将就聚丙烯酸纳米粒子的制备方法、特性及其在各个领域中的应用进行概述。
一、聚丙烯酸纳米粒子的制备方法聚丙烯酸纳米粒子可以通过多种方法制备,下面将介绍两种常见的制备方法:1. 原位聚合法:这种方法是将丙烯酸单体与适量的交联剂和引发剂溶解在水中,然后通过加热、超声或辐射等方式引发聚合反应,形成聚丙烯酸纳米粒子。
该方法制备的聚丙烯酸纳米粒子具有较好的分散性和稳定性,适用于制备纳米固体乳液或纳米凝胶等。
2. 聚乙二醇包覆法:这种方法是将聚丙烯酸制备成纳米颗粒后,通过表面包覆聚乙二醇(PEG)来提高其分散性和生物相容性。
首先,通过乳液聚合或微乳液聚合的方法得到聚丙烯酸纳米粒子,然后利用聚乙二醇与其表面发生化学反应或物理吸附的方式将聚乙二醇包覆在纳米粒子表面。
二、聚丙烯酸纳米粒子的特性聚丙烯酸纳米粒子具有许多独特的特性,使其在各个领域中得到广泛应用。
以下是聚丙烯酸纳米粒子的主要特性:1. 尺寸可调控:聚丙烯酸纳米粒子的尺寸可以根据制备方法进行调控,一般在10-200纳米之间。
不同尺寸的纳米粒子在药物传递、生物标记、催化等领域具有不同的应用潜力。
2. 超高比表面积:纳米粒子相较于传统材料具有较大的比表面积,这使得聚丙烯酸纳米粒子具有更高的载药量和催化活性,适用于制备高效的药物传递系统和催化剂。
3. 生物相容性:由于聚丙烯酸纳米粒子可通过表面包覆等方式提高其生物相容性,使其在生物医学领域中应用广泛。
例如,聚丙烯酸纳米粒子可用于制备纳米药物载体、生物传感器和组织工程等。
4. 表面功能化:聚丙烯酸纳米粒子的表面可通过改性实现功能化,例如引入特定的官能团,使其具有特殊的性质和功能。
这使得聚丙烯酸纳米粒子在生物检测、化妆品、环境治理等领域中展现出广泛应用前景。
三、聚丙烯酸纳米粒子的应用研究概述1. 药物传递系统:聚丙烯酸纳米粒子可用作药物的载体,通过控制纳米粒子表面的功能化官能团、尺寸和形态等参数,实现药物的靶向输送、缓释和增强疗效。
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。
Q B/C C CC C C CCCC/QB004 -2010-001 聚丙烯注塑件(PP)技术标准xxxx-08-xx发布 xxxx-08-xx实施发布聚丙烯注塑件(PP)(试行)1 范围本标准规定了常诚公司聚丙烯类材料的技术要求和实验方法。
本标准适用于一般汽车注塑制品用聚丙烯类塑料材料的检验。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB 8410 汽车内饰材料的燃烧特性DIN 53479 非泡沫塑料材料的密度和相对密度测定方法DIN 53456 塑料球压硬度的测定DIN 53455 塑料拉伸性能的测定DIN 53452 塑料弯曲性能的测定DIN 53453 塑料冲击强度的测定DIN 53497 热性能的测定3 分类及标识3.1 聚丙烯及其改性料分类及标识如下表:4、材料性能3表2 PP+填充类表244 试验说明5.1 试验标准环境进行试验前,必须先使试样在DIN 50014-23/50-2标准气候中至少作24小时的预处理。
5.2 试样要求试样为注塑成型。
所制得的试样完整,外观良好,无气泡,缩痕和熔合纹。
5.3 密度按DIN 53479方法A进行。
5.4 熔融温度按DIN 53736方法进行5.5 燃烧灰份按DIN EN 60进行5.6 球压硬度按DIN 53456进行,试样厚度4mm,球压硬度大于60用H358/30,小于60时用H132/305.7 拉伸强度按DIN 53455进行,试样样条按DIN 53504的标准试样S2,(75×4×2)mm,拉伸速度50mm/min5.8 弯曲强度按DIN 53452进行,试样50×10×4,支承半径1.0至1.2mm;试验速度为14±1mm/min5.9 冲击韧性、缺口冲击强度按DIN 53453进行,标准小试棒,尺寸(50×6×4)mm(缺口深度为试样厚1/3),4J摆锤。
目录一聚丙烯........................................... 错误!未定义书签。
聚丙烯的性能................................... 错误!未定义书签。
(1)优点.................................... 错误!未定义书签。
(2)缺点.................................... 错误!未定义书签。
聚丙烯链的立体结构............................. 错误!未定义书签。
聚丙烯的晶体结构............................... 错误!未定义书签。
二聚丙烯改性....................................... 错误!未定义书签。
三聚丙烯填充与增强改性新材料....................... 错误!未定义书签。
聚丙烯填充改性性能特点及发展趋势............... 错误!未定义书签。
常用填充材料................................... 错误!未定义书签。
1、碳酸钙.................................... 错误!未定义书签。
2、滑石粉.................................... 错误!未定义书签。
3、高岭土.................................... 错误!未定义书签。
聚丙烯的增强改性............................... 错误!未定义书签。
聚丙烯填充与增强改性新材料..................... 错误!未定义书签。
1、碳酸钙与滑石粉填充改性聚丙烯.............. 错误!未定义书签。
2、玻璃微珠改性聚丙烯新材料.................. 错误!未定义书签。
不同工艺技术在聚丙烯的生产及应用引言:综述了近年来国内外聚丙烯生产的工艺技术,包括Spheripol二代工艺、Spherizone工艺和Borstar生产工艺等。
介绍了聚丙烯产品的应用领域,并针对国内聚丙烯技术方面存在的差距提出了发展建议。
聚丙烯(简称PP)作为五大通用塑料之一,是一种无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,是目前所有塑料中最轻的品种之一。
它具有较高的耐冲击性,机械性质强韧,抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀,在工业界有广泛的应用,是一种常见的高分子材料。
由于其优良的性能、工艺简单而且价廉,它的应用领域十分广泛,因而近年来发展势头一直呈上升趋势。
本文特将其生产工艺和应用做一综述。
一、聚丙烯的生产工艺目前聚丙烯的生产工艺主要有淤浆法、液相本体法和气相法工艺。
自上世纪90年代以来,随着聚丙烯工艺技术的不断发展,淤浆法已被淘汰。
全球PP生产工艺中,Basell 公司的Spherizone环管气相工艺占主导地位,产量约占全球PP总量的50%;其次是Dow Chemical公司的Unipol气相工艺、BP公司的Innovene气相工艺、NTH公司的Novolen 气相工艺、三井石化公司的Hypol釜式本体工艺、Borealis 公司的Borstar环管/气相工艺等。
液相和气相工艺正在世界范围内得到普及。
1.1 Spheripol二代工艺Basell公司的Spheripol二代工艺采用第四代催化剂体系,通过应用双环管结构的聚合反应器,可生产一些新牌号的产品。
预聚合和聚合反应器的设计压力等级提高,使新牌号的性能更好,老牌号的产品性能得以改进,也更利于对形态、等规度和分子量的控制。
Spheripol二代工艺特点为:(1)使用第四代催化剂系统,可生产双峰聚丙烯和高刚性、高结晶性、高净度的产品。
(2)预聚合和聚合反应的压力等级提高,可以使环管反应器中的氢气含量增高,扩大了MFR的范围,增加了产品的强度,改善产品的性能。
聚丙烯(PP)改性的主要的几种方法我们都知道,普通塑料往往有自己的特点和缺陷,当需要克服其缺陷时,我们往往是通过改性来予以克的。
聚丙烯(PP)最然具有耐热、耐腐蚀,制品可用蒸汽消毒密度小、是最轻的通用塑料等突出优点。
但其也有耐低温冲击性差,较易老化等缺陷。
而克服聚丙烯(PP)这些些缺陷,我们也是通过改性的方式来改变聚丙烯(PP)塑料的性能,以达到生产应用的要求。
通过改性的聚丙烯(PP)得到的塑料我们称之为聚丙烯(PP)改性塑料。
聚丙烯(PP)改性塑料,顾名思义是基于聚丙烯原料对其性能和其他方面的一些改进,如增强聚丙烯材料的冲击,拉伸强度,弹性等。
聚丙烯塑料原料的具体改性可分为以下几类。
接枝改性接枝改性是美国20世纪90年代初提出的,现已开发出相关产品。
采用固相接枝法对等规pp进行改性得到mpp,然后对mpp进行氯化即可获得mcpp固体粉状树脂。
氯化改性后的树脂附着力强,接伸模量提高,易于与其他树脂共混;而且由于改性使pp的结晶受到破坏,极性增加,从而可溶于某些溶剂,制得不同浓度的mcpp溶液。
mpp的用途主要有四个方面。
一、是提高工程塑料的耐冲击性能。
用mpp作相容剂,制得的pp与其他塑料的共混物冲击强度提高2~3倍,可用作抗冲击壳体材料;二、是exfer塑料公司开发的dexpro合金,即为聚酰胺和pp在相容剂存在下的合金,现已商品化;三、是用作热塑料粉末涂料,用于金属底材表面,起到防腐和抵抗化学药品的作用。
日本nozagl-giz牌号产品就是pp与尼龙的合金材料,具有较高的耐化学药品和耐油性能,尤其是具有极佳的耐氯化钾性能三是提高pp填料的粘合性。
mpp的引入可提高填料与pp的相容性,改善复合材料的性能,提高材料的整体热稳定性和局部抗热能力;四、是mpp也应用于自由基活性废料的固化。
此外,mpp还可用于提高pp纤维的可染色性和塑料制品的可装饰,制造可蒸煮的包装材料等。
mcpp的用途主要有:一、是用于制备塑料制品用底漆和塑料表面装饰涂料的附着力促进剂,特别是轿车保险杠、轮毂盖、电视机机壳等民用与工业用塑料器具的涂装;二、是大量用作塑料表面印刷油墨树脂;三、是用作防腐涂料树脂,用于钢屠、铝材等材料重防腐领域。
改性pp料是什么材料改性PP又称作改性聚丙烯,指的是在PP料的基础上进行改性技术,如可以提升抗冲击性能、拉伸强度等。
改性PP 料主要是针对特定产品而专门开发的聚丙烯物料,可以直接用于挤出、注射、吹塑等产品的生产。
其在改性方面主要有四种方式,分别是:接枝改性、共聚改性、交联改性、共混改性。
改性pp料的种类1、易清洁改性PP材料易清洁改性PP材料是通过向传统的PP材料中引入低表面活性能物质,提升水与油在材料表面的接触角,形成超疏水表面,成为具有防污易清洁能力的PP材料,广泛应用于电饭煲、电压力锅、电磁炉、微波炉、油烟机等厨房电器的外观部件上,改善普通PP材料在厨房环境中易变脏、清理困难等问题。
2、防蟑螂、防鼠咬PP材料防蟑螂、防鼠咬PP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。
3、抗染色PP材料为降低成本,洗碗机或果汁机等家电的内胆材料大都采用改性PP材料生产,多次使用后,内胆容易显脏。
原因是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PP可以解决这些问题。
4、抗菌PP材料家用电器如:洗衣机、空调、空气净化器、净水机、冰箱等家电,使用一段时间后滋生大量致病菌、霉菌等,对消费者的健康造成直接的威胁。
抗菌PP材料对沾污在塑料上的细菌、霉菌、醇母菌、藻类甚至病毒等起抑制或杀灭作用,通过抑制微生物的繁殖来保持自身清洁。
5、微发泡改性PP材料微发泡改性PP材料是指以聚丙烯材料为基体,通过注塑工艺在气体内压的作用下,使制品中间层密布尺寸从十到几十微米的封闭微孔而两侧有着致密的表皮结构,从而达到省料和减重的目的。
由于微发泡改性PP材料使用了较低的应力,因此注塑更平整、更笔直、尺寸更稳定,同时,由于微孔的支撑作用,还可以有效解决零件缩痕。
6、长玻纤增强PP材料长玻纤增强pp材料是指含有玻璃纤维长度在10到25mm的改性聚丙烯复合材料,经过注塑等工艺形成三维结构,比普通的玻纤增强pp具有更高的综合性能。
PP改性前言:聚丙烯是一种性能优良的塑料,它的耐腐蚀性、耐折叠性和电绝缘性好,耐热性和机械强度由于聚乙烯,而且价格低廉,容易加工,顾广泛应用。
但是聚乙烯的抗冲击强度不够高,低温下发脆。
为了提高它的韧性,常常将聚丙烯和橡胶弹性体共混改善提高它的韧性。
同其他塑料一样,聚丙烯容易燃烧。
对其进行阻燃改性最常用的方法是把无机阻燃剂填充到聚合物基体中赋予聚合物以阻燃性。
关键词:第一部分聚丙烯改性(一)聚丙烯改性原理介绍经过短短几十年的发展,塑料已渗透到国民经济生活的各个领域,如刚才、水泥、木材并列成为四大基本材料。
随塑料应用范围的不断扩展和深化,给塑料提出了各种各样的要求,如:耐老化、阻燃、抗静电、降低成本、增强、增韧,而要开发一种全新结构的高分子化合物以满足这些要求,耗资巨大,有时甚至是不可能的,而采用塑料改性则常常很容易实现。
塑料改性是一门新兴的科学技术,在塑料行业中占据着重要的地位。
通常把塑料改性方法分为化学改性和物理改性两大类。
所谓化学改性,原则上是指在高分子化合物主链或侧链上发生化学反应,从而使高分子化合物具有更好的性能或全新的功能。
这种化学反应有的是在高分子化合物形成时进行的,有的则是在已形成的高分子化合物链上再进行,通常提到的化学改性方法是指嵌段共聚、接枝共聚、交联或降解等。
而物理改性原则上应当是指在整个改性过程中不发生化学反应,仅仅依靠各组分本身的物理特性、力学形变特性、形态的变化等实现其性能的改善或获得新的功能。
物理改性的方法有填充改性、共混改性两大类,人们通常吧具有增强效果的填充改性单独列出,称之为增强改性。
填充改性就是在塑料成型加工过程中加入加入无机填料或有机填料,是塑料制品的原料成本降低而达到增量的目的,或使塑料制品上午性能呢个有明显改变,即使在牺牲某些性能的同时,使人们所希望的另一些性能得到明显的提高。
增强改性往往是通过使用玻璃纤维、碳纤维、金属纤维以及云母硅灰石等具有特大长径或径厚比的填料加入到塑料中,对材料的力学性能有显著贡献。
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。
改性聚丙烯八大应用领域一、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,见表13、表14。
到及扁丝、打包带等制品类似的结果,即将PP为载体树脂的填充母料及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。
①粉状PP比粒状PP更便宜,更易及碳酸钙混合均匀,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。
有机硅在改性聚丙烯中的应用【摘要】随着社会的快速发展,带动着工业的快速发展,用水量急剧增加,工业污水越来越多。
与此同时,我国大多数城市出现供水严重不足的状况,在严峻的水资源短缺情况下,提高水循环使用率是最直接最有效的解决方法。
在水处理过程中,加入絮凝剂是现有最省钱、最安全、最容易操作的一种有效处理污水方法。
改性聚丙烯酰胺絮凝剂属于两性聚丙烯酰胺,是高效的水处理絮凝剂,有机硅改性阴/阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂能够使阴离子与阳离子之间达到相互协同,相互配合,且能够稳定存在,不产生任何沉淀。
【关键词】有机硅;改性聚丙烯;应用引言聚丙烯(PP)具有密度低,机械性能较优异,耐应力龟裂、耐疲劳屈服和耐化学品性能良好,价格便宜,易加工成型,无毒,易回收,可循环利用等优点,获得了广泛的应用,特别是在汽车工业、家电及机械领域的应用不断加大。
在汽车领域,由于节能和环保的要求,对于汽车轻量化的呼声越来越高,而在所有塑料中,聚丙烯的成本最低、密度最小,故聚丙烯是汽车中用量最多的高分子材料,汽车上保险杠、仪表板、轮罩、门板、发动机罩、空调外壳、中控台、喇叭盖等许多零件都是用改性聚丙烯生产的。
据统计,一辆小轿车上聚丙烯的用量有几十千克,而且其用量正呈现逐年上升趋势。
1设备问题及解决1.1机头加温系统的改造原机头加工温度设计为110~120℃,不能满足改性PP材料190~200℃的加工要求,因此必须更换成耐温等级达到200℃以上的油模温机及导热油。
冷却系统的改造冷却工艺对PP电缆绝缘线芯的均匀成型至关重要。
从改性PP材料的结晶规律可知,其结晶峰位在110℃左右,冷却越快对控制偏心率越有利,但同时,快速地冷却也容易导致结晶不完善,并使得大分子易因急速冷却产生内应力等质量问题,因此,线芯冷却需要优化设计。
由于悬链式交联生产线前端有X射线测偏仪且硫化管连接处需要防水、防潮,因此设计冷却水位仅达到预冷段,在硫化管中暂不做水冷却处理。
但如果不考虑设备后续的XLPE绝缘线芯的生产连续性,可考虑直接将冷却水位升到上密封处,并采用热水加冷水两段式冷却方式,但应注意不能影响张力自动控制。
聚丙烯工艺技术进展及其国内应用情况摘要随着聚丙烯工艺技术的发展,在聚丙烯化工生产过程中,可以有效降低聚丙烯工艺的原料和能耗,提高聚丙烯的生产效率,提高生产效率。
在此背景下,需要不断研究聚丙烯工艺技术的优化设计,以进一步促进聚丙烯化工生产工艺生产效率的提高。
同时,在研究聚丙烯化工工艺优化设计的过程中,要注意对现有聚丙烯化工生产工艺的总结,本文主要结合目前聚丙烯加工技术的进展,探讨聚丙烯加工技术在国内的应用。
关键词聚丙烯工艺技术;进展;应用情况引言聚丙烯是一种用途广泛、性能优良的合成树脂,在合成树脂系列中占有较大的比重,其中聚丙烯是国内乃至全球的合成树脂。
聚丙烯无毒、无味、耐酸碱、韧性高,其下游产品广泛应用于医疗卫生、建材、电子设备等领域。
二、聚丙烯工艺技术进展(1)浆液工艺浆液法生产聚丙烯是世界首创的聚丙烯工艺技术,利用该技术,可以使用特殊的BOPP薄膜和高分子量吹膜进行聚丙烯生产工艺。
采用优化设计方法生产聚丙烯。
但是,由于浆法生产聚丙烯的应用过程中去除灰分和杂物的技术限制,在生产过程中容易造成大量丙烯原料浪费。
同时,如果浆法生产聚丙烯的过程中使用的溶剂材料种类不同,浆法生产聚丙烯的工艺参数可能会有所不同。
聚丙烯的大规模工业化生产过程造成了困难。
(2)气相聚丙烯工艺在聚丙烯生产过程中,气相聚丙烯工艺是目前世界上应用最广泛的聚丙烯工艺技术之一,可实现聚丙烯的反应温度和反应链条件。
同时,由于气相聚丙烯工艺技术在生产过程中,大多数情况是在气相中完成的,这使得聚丙烯工艺的生产条件非常容易控制。
在工业生产中,这种单相气相聚丙烯工艺的生产条件比较容易控制。
在此背景下,在气相聚丙烯工艺研究过程中进行了广泛的研究。
但是,由于气相聚丙烯工艺的生产过程是在气相中进行的,根据气相方程的解释,很难保证气相聚丙烯工艺的生产效率,在后续的工艺过程中,聚丙烯工艺技术研究,重视聚丙烯新工艺技术研究,促进聚丙烯工艺生产效率的提高。
高分子膜的功能化改性高分子膜是一种准二维的材料,其表面性质对其应用有着极大的影响。
而高分子膜的表面性质也可以通过功能化改性来进行调控,从而对其性能进行优化。
本文将介绍高分子膜的功能化改性的具体方法及其在不同领域的应用。
一、功能化改性的方法1. 表面包覆法表面包覆法是一种比较常见的高分子膜功能化改性方法。
其原理是将高分子膜表面包覆一层具有不同性质的物质,从而改变高分子膜的性质。
常用的包覆物质包括磁性材料、金属氧化物等。
例如,通过在聚丙烯膜表面包覆一层氧化铁颗粒,可以使膜具有磁性,方便其在磁场控制下被污染物吸附。
2. 表面修饰法表面修饰法是一种通过化学反应对高分子膜表面进行修饰的方法。
常见的化学修饰反应包括酯化、醚化、磺化等。
例如,通过聚合丙烯酸单体,再通过二巯基乙烷交联,可以制备一种具有较高渗透性的稳定超薄氢氧化铝涂层,降低了其在复杂环境中的酸碱性影响。
3. 表面改变法表面改变法是一种通过改变高分子膜表面的形态和结构来改变其性质的方法。
常见的表面改变方法包括表面纳米孔、表面浸润涂覆等。
例如,通过将纳米材料浸入聚合物薄膜中,可以形成纳米孔,起到过滤和分离分子的作用。
二、功能化改性的应用1. 微流控技术微流控技术在高分子膜的功能化改性中应用比较广泛。
通过在高分子膜表面修饰微米级别的功能性材料,可以实现高效的微流控分析。
例如,在聚丙烯膜表面修饰亲水性聚合物后,可用于油水分离和废水处理。
2. 生物医学领域高分子膜在医学领域的应用也越来越广泛,例如可用于制备人工血管、人工皮肤以及药物缓释系统等。
通过功能化改性可以改变膜的生物相容性和生物活性,使其能够有效地应用于生物医学领域。
3. 环境保护领域高分子膜的功能化改性还可应用于环境保护领域。
例如,通过在聚合物薄膜表面修饰金属氧化物,可用于处理水中的重金属离子污染物。
此外,在制备纳米复合膜方面也具有很大的应用前景。
通过表面修饰和包覆等技术,可以实现高效地去除溶液中的有机物、离子和微生物等。
1.1聚丙烯塑料的改性及应用中国塑料加工工业协会改性塑料专业委员会副理事长兼秘书长教授级高级工程师刘英俊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。
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]。
2聚丙烯基本知识2.1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。
聚丙烯表面改性技术与应用0. 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。
文献[3]中使用γ-射线辐照,成功在PP纤维上引发了丙烯酸、甲基丙烯酸、4-乙烯基吡啶的接枝共聚。
发现使用丙烯酸钠盐和甲基丙烯酸钠盐可以避免丙烯酸和吡啶间成盐,防止形成空间位阻效应,有效提高其与4-乙烯基吡啶的共聚反应活性。
同时他们还研究了在反应体系中引入适量摩尔盐,形成氧化还原体系,提高链自由基引发接枝反应效率,同时能捕捉单体自由基防止接枝单体均聚,产物的接枝率随摩尔盐的加入量先增加后减少。
1. 2 紫外线光照引发接枝法紫外光引发接枝是一种简单高效的对聚合物材料表面进行改性的手段,通过表面接枝的方法,基材表面层将由于新接枝层的引入而被快速赋予功能性。
紫外引发接枝改性,对基材本体结构损伤小,新表面层与基体表面层共价键结合牢固,受到科学界的广泛重视。
文献[4]中使用了紫外光引发了甲基丙烯酸甲酯在流延聚丙烯薄膜表面上的接枝反应。
接枝反应以二苯甲酮和二氟二苯甲酮为光引发剂,在紫外光作用下流延聚丙烯表面产生活性中心,引发单体在薄膜表面的接枝反应,在薄膜表面引入极性基团以增强其亲水性能。
1. 3 电子束辐照接枝法电子束辐照接枝利用的是电子加速器产生高能电子束轰击基体表面形成自由基活性种,引发接枝反应。
氧对辐照引发的自由基聚合有较强的阻聚作用,一般来说,电子束预辐照接枝过程中,聚合物基体是放置在真空无氧的条件下进行接枝反应的,因此在生产过程中氧的去除给研究带来不少困难。
文献[5]对在有氧条件下聚丙烯纤维的电子束预辐照接枝丙烯酸/丙烯腈进行了系统研究,发现辐照时PP纤维中存在的氧会形成过氧化物,也能分解引发接枝反应,声称在有氧条件下辐照有利于产生更多的活性自由基。
整个反应在5h后趋向饱和。
同时,文献[6]也对在有氧条件下使用电子束预辐照接枝法,制备聚丙烯接枝丙烯酸。
考察了利用Fe2+离子与体系中过氧化物的氧化还原反应,在较高温度下分解链自由基与氧气生成的过氧化自由基,使反应能克服氧气的阻聚作用,顺利进行;通过将反应的起始速率对温度倒数作直线图,推算得到该催化反应的活化能为137kJ/mol。
除了单独使用辐照引发接枝反应外,还有学者尝试了利用预辐射在聚丙烯表面产生高分子过氧化物,然后在通过反应挤出过程中的高温和剪切力作用使其分解产生活性点来引发丙烯酸单体接枝反应[7]。
1.4 低温等离子体引发接枝法低温等离子体接枝改性,是在等离子体激发条件下,对高分子材料基体表面进行处理,使其生成自由基活性种,进而将功能化的官能团引入基体表面,接枝改性过程对基体本身结构性能改变不大,仅在基体表面几个微米厚度上变化。
具有高效、环保、操作方便等特点,是表面改性领域中具有巨大潜力的一个研究方向。
有学者利用低温等离子来引发聚丙烯膜表面接枝改性,将丙烯酸接枝到聚丙烯膜表面来改善其亲水性[8]。
文献[9]对聚丙烯中空纤维膜进行功能化改性,利用低温等离子体将丙烯酸和丙烯酰胺接枝到膜表面,并考察了改性后的中空纤维膜流动电现象,研究了不同单体接枝程度对聚丙烯膜表面荷电性能的影响。
2. 动态界面接枝改性法液-固两相动态界面接枝法,可以在较低温度和较低压力下进行,通常只需要回收溶剂,比熔融接枝和溶液接枝方便,固相接枝的设备简单,能耗低,接枝率高,对环境污染少,被认为是一种比较可行的方法之一。
聚丙烯固相接枝的机理是自由基接枝,由引发剂产生的初级自由基取代PP 上的α氢,生成PP大分子自由基,进而在于接枝单体反应形成PP接枝物。
文献[10]系统地研究了甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA固相接枝聚丙烯的反应工艺。
在BPO做引发剂下,于100~140范围内,GMA固相接枝PP的接枝率最高可达6wt%,并且发现固相接枝反应主要发生在PP的表面以及被溶胀的非晶区和结晶不完善的区域,接枝链在PP结晶时可以起到异相成核剂的作用,促进PP结晶,降低了体系的能量,增加了体系的热稳定性,通过WAXD分析发现GMA接枝链阻碍了PP 的β晶体形成,使PP形成了较单一的α晶体。
此外,聚丙烯固相接枝丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯或者丙烯酸丁酯所得到的接枝产物的结晶行为也有类似的规律[11-13]。
对于在聚丙烯粒料上引发的丙烯酸固相接枝反应,文献[14]和文献[15]分别对反应条件和反应规律性进行了研究,考查了影响固相接枝反应的动力学和非动力学因素,以及接枝反应的最优化反应条件。
利用正交实验得到了反应中各因素对接枝产物的影响规律:对接枝率影响大小为,单体AA浓度引发剂BPO浓度温度界面作用剂二甲苯用量;在反应过程中加入界面剂,利用界面剂对PP进行溶胀,促进AA单体在PP中溶解和渗透,为接枝反应提供更多的反应场所,但是,界面剂用量过多时,会溶解大量单体和引发剂,阻碍了单体向PP分子链的靠近,不利于接枝反映的进行,因而对于界面剂,应该选择与PP的溶度参数接近的溶剂,如二甲苯,此外用量存在一个最佳用量;PP粒料的粒径也对固相接枝反应有影响,因为固相反应主要发生在粒料的表层,所以粒料粒径越小,有效反应面积越大,接枝率也越高。
另外,为了改善在固相接枝反应过程中粒料易结块的问题,有学者尝试了利用超声波来促进固相接枝反应进程[16],研究发现利用超声波可以对分子周围环境的物理作用来影响分子,是分子运动加剧,增加分子动能和相互碰撞的机会,进而促使固相反应的进行,超声波产生的机械波能推动液体将引发剂BPO和接枝单体AA更快地渗透到PP粒料内部促进BPO、AA和PP的相互作用,提高接枝点数目,有利于接枝率提高。
在文献[6]中研究者利用一种之前介绍的高孔隙率球形聚丙烯粒子来进行固相接枝反应,这种通过新型催化剂制备的球形聚丙烯粒料呈规则球形,内部含有大量细微空隙,为在其中引入其他聚合物、形成多组分聚合物合金创造了条件。
用该球形粒料具有以下特点:1)接枝单体可以被吸入多孔粒料内部,从而防止其他粒子在表面聚合而引起聚合物结块等工艺问题;2)由于产物不易结块,接枝反应中可以引入较大量的接枝单体,从而提高接枝产物的接枝率;3)此外,相对于普通固相接枝反应位于粒料表面,在粒料内部生成的接枝共聚物可能会具有普通接枝反应产物所不具备的特殊链结构和相形态,并表现出特殊的性能等。
2.1 第二单体的共接枝聚丙烯的固相接枝的实质是自由基引发的接枝反应,所以其他自由基接枝反应一样,在反应过程中由引发剂引发的PP大分子自由基很容易发生断链,发生降解,从而影响最终产物的性能。
为了缓解降解副反应,人们尝试了在体系中加入可以形成稳定自由基的第二共聚单体,让其首先与PP链自由基反应形成稳定的接枝链自由基,进而引发主要接枝单体与第二单体的接枝共聚,以达到抑制PP降解的目的。
通常第二单体的选择需要考虑其对应的单体自由基稳定性,以及它与主要接枝单体之间的共聚反应活性。
苯乙烯St单体具有苯环,所形成的自由基可以通过苯环的共轭效应来降低α碳上电子云密度,形成较稳定的自由基,常被用做第二单体来使用。
甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA与苯乙烯St的Q值很接近,因此这两种单体很容易由大分子自由基引发接枝共聚,文献[25]考查了在PP固相接枝GMA反应中加入苯乙烯单体对产物接枝率和分子量分布的影响,发现当体系中加入了苯乙烯单体后,能有效防止PP链的断裂,同时通过共聚提高了GMA的接枝率。
根据Q-e 规则,两种单体的投放量在恒比点[GMA]/[St]=2时,接枝率较大,产物中两种单体含量比接近恒比点时摩尔比,最佳反应投料比为PP、GMA、St与BPO以100:16:8:5。
2.2 超临界流体协助固相接枝法超临界流体是指温度和压力均处于临界点以上的液体,此时液体与气体的相界面会消失,流体处于一种具有接近液体的密度,但粘度比液体小,而扩散速度接近气体的超临界态。
超临界流体具有较好的流动性能和传质性能,其特点是溶解性强,扩散性能好,易于控制(在临界点附近,温度和压力的微笑裱画都可以引起流体密度的很大改变)。
利用超临界流体的流动性能和传质性能,人们可以在较温和的条件下,使用超临界流体来溶胀聚合物基体,再将接枝单体和引发剂用超临界流体带入基体材料内部,然后在升温到反应温度引发接枝反应,得到接枝率高,副反应小的接枝产物,同时避免使用其他溶剂,是一种绿色无污染的接枝方法。
文献[26]考查了利用超临界CO协助聚丙烯固相接枝GMA,与传统固相接枝2的协助下,所得到的接枝产物接枝率更高,PP链降解得到抑相比,在超临界CO2制,而且接枝反应的活性点分布更加均匀。
在80℃溶胀2h后,升温至140℃反应,产物接枝率最高可达9.73wt%。
另外还有学者尝试了利用超临界CO2协助丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯以及马来酸酐三单体固相接枝聚丙烯,在47℃下溶胀5h后,75℃下反应3h,所得产物接枝率为4.31wt%[19]。