聚丙烯信息第1期 聚丙烯信息第2期 聚丙烯信息第3期 聚丙烯信息第4期-2007年

综 述

PP纤维专题 聚丙烯PP专题 聚丙烯PP专题2
非接触红外分析简化在线质量控制
Lilli Manolis Sherman 著 江军 译
一种新的“中红外线”分析方法可以在线监测正在混合或挤出的塑料的组份和物理性能。以前,中红外线光谱法仅限于在实验室使用并只能对气体进行分析。美国爱荷华州立大学能源实验室Ames实验室开发出一种新技术---瞬间红外线光谱法(TIRS)。它能对固体或流体进行非接触的、实时监测。
TIRS已经在从4cm/s到20m/s的多种生产线上进行示范。它能监测混合物、硫化程度、层厚、拉伸强度和与材料的红外光谱有关的其它性能。美国爱荷华州立大学研究基金拥有该技术的专利,但是并未获得生产的许可证,因为它是在政府的准许下进行开发的。
开发者之一的Roger Jones说,TIRS系统不管采用傅立叶变换红外线(FTIR)光谱法还是非色散的红外线探测器方式,都可以通过购买现货供应的元件,很容易进行组装。
工作原理
作为一种分散光谱法,TIRS利用所有有温度的物体都会发射中波红外线的特点进行工作。物体温度越高,发射的中红外线越多。传统的中红外线光谱法要求固体样品非常薄,以便红外线能通过它们而传播,或者样品非常光滑且被固定,这样红外线能通过它们以复制的形式而反射。在传统的发射光谱法中,样品温度要比环境温度高,直到它发出足够的红外光,然后记录发射光谱。
Roger Jones说,很薄、温度高些的样品会发射相同波长的被优先吸收的红外线,当红外线通过它们时。所以,光谱分析与传统的传输光谱法是一样的。但是,如果温度高些的样品太厚,它发射所有波长的光波,结果引起无特点的“黑体”光谱。TIRS通过使用少量的热空气或凉空气吹向移动的通过红外线分光计的物流这个办法,来克服这种缺陷。
由于有热空气的吹射,塑料的加热了的表层就像跟其余的物流分离了的一层薄的发射源一样。 因为它薄,所以它生成了一种结构的、解析的有用光谱,类似于薄的样品所产生的光谱。这种结构光谱很容易与下面的物流发出的无特点的黑体放射线区分开来。由于物料是移动的,所以加热层在变厚和变冷之前已经通过了分光计的视野。
冷空气喷射也可用于高于环境温度的物料,如从挤出机脱出的软化的塑料束。喷射的冷空气在塑料束表面形成一个冷层。该冷层发射较少的红外线,因为它的温度较低。该冷层吸收较热的物料核心发出的红外线,这样分光计便观测到类似于传统传播光谱法的冷层的传播结构光谱。
TIRS的特点
为了使塑料流在分光计前呈现薄一点,TIRS采用的办法与其它在线红外线方法不同。这些方法使通过挤出机的软化侧流穿过分光计的传感器,传感器必须非常精密或物料在中红外线中是完全不透明。细长的传感器可能被堵塞而变得很脏,因为残留的物料堆积的缘故。
而采用非接触的TIRS,则没有这种对物料的操作,也不需要改动生产线。在GE塑料公司的试验中,把TIRS设备安装在挤出机后面的钢模上,当物料离开挤出机时就能进行观测。在试验中,TIRS分析了PC/PBT/ABS混合料的组份。
TIRS还有优于近红外(NIR)分光计的地方,Jones说,“近红外范围内的吸收峰值远弱于和宽于中红外线。”“这会使传感器堵塞,而且它仍然是接触式监测”且需要一个侧流。因为近红外重叠得很厉害,需要用化学统计分析来辨析光谱的内容。人们也用化学统计来获得更加精确的TIRS结果,但这种光谱能用一流的方法进行分析,因为单个的谱峰的高度与特殊组份的集中有关。
TIRS系统剖析
TIRS也采用FTIR光谱仪或非散射的红外线探测器。光谱峰的大小和位置与试验材料的组份和其它性能有关。只有一个性能需要测定,单个峰的强度足够的话,非散射的红外线探测器接收到那个峰,可以降低监测器的尺寸和成本。如果需要监测多种性能或增加精确度和可靠性,那么就需要采用FTIR探测器。
Ames实验室TIRS装置包括FTIR分光计。需要一个镜头固定器使分光计对准物料和空气喷射。热空气喷射使用一个类似于塑料袋封口用的热空气枪;而采用冷空气喷射,吹风机喷嘴则要对准周围的空气流。
化学统计最小值平方(PLS)用来分析整个测定的光谱性能。PLS建立一个模块,与两个样本光谱的“训练设置”有关,该样本的性能由离线的参考方法测量。该模块使带有FTIR系统的TIRS能够获得中红外线光谱,并将其转变为一个为时仅2s的分析。带非散射探测器的系统速度更快。在测量光谱之前,改变空气喷射与红外探测器之间的距离,操作者能调整感应的冷或热表层厚度。这种调整TIRS观测的移动物料的深度,取决于物料不为红外线穿透的程度。
在试验中,美国Eastman Kodak公司用TIRS来监测挤压外层系统的层厚,该挤压外层系统把两层聚合物---一层主层和一层底层---涂敷于薄的感光底层上。Jones说:“我们能够采用TIRS光谱,根据谱峰出现在主层、底层和感光底层上的相关变化而分别测试出每一个层厚。”
TIRS还可用来测定爱荷华州研究人员合成的大豆蛋白聚合物的拉伸强度。Jones说:“我们能利用TIRS光谱来改进拉伸强度。材料的强度可以通过改变添加剂含量---组份性能,和挤出机挤出速度---非组份工艺因素而改变。TIRS能跟踪这两种方法引起的变化。”(译自《Plastics Technology》number3,2007)


聚丙烯固相接枝改性研究新进展
聚丙烯(PP)是一种重要的通用树脂,价格低廉,性能优良,应用广泛。但它是非极性聚合物,表面活化能低,与极性材料的相容性很差,限制了PP的推广应用。接枝改性是改善PP极性的一个重要途径。
目前,聚丙烯改性的方法主要有两类:一类是聚丙烯与其他聚合物进行共混改性,另一类是将聚丙烯与其他化合物进行化学改性。在PP的化学改性中,接枝是一种简单而又经济可行的方法。其方法主要有熔融接枝、溶液接枝、辐射接枝、固相接枝等。固相接枝是20世纪90年代兴起的一种接枝方法。与其他接枝方法相比,它具有反应温度低、副反应较少、无溶剂污染和后处理简单等优点。
1 PP固相接枝改性基础
首先,PP固相反应发生在其微孔内,通过扩散和吸附作用,改性剂分子到达微孔中与PP粒子发生固相反应。由于聚合物晶区内的吸附和扩散作用可以忽略,因此,PP的固相改性仅发生在无定形区域。其次,在惰性条件下直接将PP粉末从聚合反应器转移到改性反应器。这样避免PP被空气中的氧气所氧化,当存在残留的聚合催化剂时,这种氧化作用非常明显。再者,PP固相改性反应减少了由于温度高而引起的断链反应,从而可减少改性过程中由于降解而导致的PP相对分子质量的大幅降低。
2 PP固相接枝聚合机理
2.1.1 单一单体接枝机理
固相接枝聚合通常发生在聚丙烯表层的非晶相区和晶区微陷处,接枝聚合温度一般在100~140℃,在此温度下聚丙烯仍为固相,大分子链段间相互缠结,链段不能在整个大分子内部自由迁移,而只能在其附近作微弱的振动和伸缩运动。因此,在接枝聚合过程中大分子自由基不易发生双基偶合或双基歧化终止,自由基终止主要是大分子自由基的单基终止。基于这一假设,詹晓力等提出了相应的自由基固相接枝聚合机理。
2.1.2 共单体接枝机理
不少研究者研究了PP接枝反应时加入第二单体(即共单体)时的接枝反应机理。他们提出加入第二单体提高第一单体的接枝率必须满足下列条件:一是第二单体进攻PP大分子自由基的速率须超过第一单体进攻PP大分子自由基的速率;二是第一单体能与形成的第二单体大分子自由基发生共聚反应。
马来酸酐(MAH),甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等固相接枝PP时,添加给电子体苯乙烯(St)作为共接枝单体可以明显提高接枝率并能有效地减少B大分子剪切,从而降低PP的降解,这已被许多研究者证实。固相共聚接枝是由于受电子体和给电子体形成电子转移络合物的缘故。
张立峰等采用St/醋酸乙烯酯(VAc)/异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)作为第二单体与MAH共聚接枝PP,其接枝率比只用其中任意一种接枝单体固相接枝PP反应都要高,而且接枝PP的降解程度也远低于后者。通过对接枝率、接枝共聚物FTIR谱图以及接枝产物熔体指数的分析,提出了共单体固相接枝PP的反应机理,认为反应体系中加入带给电子基团的第二单体(M2),不但反应活性高于第一单体(M1),更易与PP大分子自由基发生反应,形成比PP-M1大分子自由基更加稳定的PP-M2大分子自由基,而且可与带吸电子基团的第一单体形成反应活性较高的比较稳定的过渡态中间产物,从而更易与增长链自由基反应实现接枝链增长。
3 聚丙烯固相接枝改性的影响因素
3.1.1 单体的影响
作为PP固相接枝的单体有MAH、GMA、St、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)等,单体用量与接枝率密切相关。同样条件下,单体用量少则不能满足自由基引发的需要,很多自由基未引发反应就发生藕合终止或歧化终止,降低引发效率;单体用量太多,则很多单体未能参加接枝而容易发生均聚,降低接枝率。另外,接枝到一定阶段,基体表面的接枝链阻碍了接枝单体的进一步溶胀扩散,越来越多的单体被游离自由基引发未接枝聚合。接枝单体使用较多的是MAH,但是MAH位阻大,难以自聚,接枝率低,支链短,且易升华污染环境。于是,许多研究者开展了两种或三种单体在PP上接枝的反应。
在多组分固相共聚接枝中,添加少量的共单体,即可大幅度提高共聚物的接枝效率和接枝率,还可减弱PP的降解。对于单体的共聚反应,其决定因素是两单体的竟聚率。通过Alfrey-Price半经验公式可计算两种共聚单体的竟聚率r1和r2:


式中: Q―单体的共轭效应;
E-单体的极性效应。
若两种单体的Q值比较接近,则说明这两种单体比较容易发生共聚。表1列出了一些单体的Q、e值。
表1 一些单体的Q, e值
单体 Q e
S1 1.00 -0.80
GMA 0.96 0.20
MMA 0.78 0.40
HEMA 1.78 -0.39
MAH 0.86 3.69
VAc 0.026 -0.88
注:HEMA为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯
从表1中可看出,接枝单体GMA和MAH与苯乙烯的Q值十分接近。因此,当在固相接枝体系中加入St,在形成苯乙烯基大分子自由基后,GMA和MAH单体均能很容易地与苯乙烯基大分子自由基进行共聚反应。这样就使更多的接枝单体通过St接枝到PP的长链上,从而接枝率大幅度的提高。仰大勇等用Q值相近的GMA与St固相共聚接枝PP,并计算了两单体的竟聚率。试验表明,加入Q值相近的共单体St的接枝率明显高于单单体接枝反应,且相应的数均相对分子质量和重均相对分子质量均明显增大,说明共单体的加入能促进GMA的接枝反应,提高GMA的接枝率。Lu Hui等通过固相接枝MAH和St,对等规PP进行改性"结果表明,采用双单体接枝得到的接枝共聚物其接枝率明显高于PP单接枝MAH。因此,合适的共单体应满足两个条件,一是本身具有较强的稳定PP大分子自由基的作用,如苯乙烯等;二是共单体与接枝单体的Q值较接近。如果选择的共单体仅能满足第一条件,但其Q值却与接枝单体的Q值相差很大,则虽然能有效抑制PP的降解,同时也会导致接枝单体的接枝率下降。
贾德民等研究的PP与多单体固相接枝共聚物具有接枝率高、支链长、并且支链结构可调等优点,在PP填充和共混改性中具有良好的使用效果。姚瑜等采用亲水性的丙烯酸(AA)为接枝单体,St为共聚单体固相接枝PP,接枝率比未加St的接枝率有明显提高。并且水接触角明显改观,亲水性能得到改善。DSC及TGA分析表明,接枝改性PP的结晶速率比纯PP高,同时其结晶温度略微上升,熔融温度略有下降。
3.1.2 引发剂的影响
原则上,能热分解成自由基并引发自由基反应的偶氮化合物和过氧化物都可以作为固相接枝的引发剂,比如偶氮二异丁腈(AIBN)!过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化异丙苯(DCP)等。引发剂必须具有非氧化性!取代氢的能力以及在相应接枝条件下具有合适的半衰期。其半衰期应与接枝聚合时间同数量级或相当,同时还要考虑适宜的分解温度和其引发接枝的效率。固相反应温度一般在100~120℃,AIBN在这个温度范围反应太快,不适合作固相接枝的引发剂,且偶氮类引发剂分解后形成碳自由基缺乏脱氢能力;DCP在这个温度范围内分解速率相对较慢,也不适合作为固相接枝的引发剂,DCP更多用来引发熔融接枝;而BPO在这个温度范围内分解速率适中,普遍用作固相接枝的引发剂。张立峰等研究发现,随着引发剂含量增加,MAH接枝率开始快速增加,然后趋于平缓;当引发剂用量超过6%时,由于笼蔽效应等其他副反应发生的可能性也增加,导致引发效率下降。多数研究表明,PP固相接枝反应的接枝率随引发剂用量的增加呈先升后降的变化趋势。究其原因,人们认为当体系中引发剂量少时,自由基浓度低,接枝率低,随着引发剂浓度提高,形成的自由基数目增加,有利于接枝率的提高;当引发剂浓度继续上升,由于接枝反应与单体均聚反应是一对竞争反应,体系内自由基浓度过高,自由基偶合终止速率加快,单体均聚程度加剧,导致接枝率下降。顾辉等采用复合引发剂引发接枝,接枝率不如使用单引发剂引发。张广平等考察不同温度下含水和不含水的BPO对接枝率的影响。在物料配比、反应条件均相同的情况下,由不含水的BPO引发接枝反应所获得的产物比含水BPO得到的产物的接枝率要高得多。顾凯荣等考察加入方式对接枝率的影响,与一次性加入相比,接枝率从2.58%上升到2.78%。
3.1.3 界面剂的影响
有不少学者研究了界面剂对接枝反应的影响,林志勇等考察了不同界面剂对丙烯酸(AA)固相接枝PP的影响,结果见表2。
表2 不同界面剂对接枝率的影响
项目 界面剂
四氢化萘 二甲苯 二甲苯/乙醇 乙醇
m (界面剂):m(pp) 0.10∶1 0.10∶1 0.05∶0.05 0.10∶1
接枝率,% 5.5 5.8 4.8 2.8
研究发现,当界面剂为PP的良溶剂时,接枝率较高;当界面剂为PP的不良溶剂时,接枝率较低。二甲苯作为界面剂时,接枝率最高。一般认为,界面剂在PP固相接枝反应中起到浸蚀和溶胀PP表面、为接枝反应提供场所、有利于单体向PP内部扩散及有利于接枝聚合反应热的移出等作用。但是溶剂不能过多,太多的溶剂不但会在PP表面形成覆盖膜而且会溶解大量单体,隔绝单体与PP大分子链的接触,单体的自由基未与PP的大分子链作用形成接枝链就发生终止反应,降低了接枝率。
3.1.4 反应温度的影响
固相接枝的反应温度一般在PP的软化点附近(约120℃)。该温度既能较好地溶胀PP,又提供适宜的反应速率。反应温度太低,溶剂不能有效地溶胀基体,影响单体在基体中扩散,导致接枝率低;反应温度太高,虽然溶剂溶胀效果好,但是自由基分解速度太快,超过了接枝反应速率,自由基终止反应加剧,同时副反应增多,导致接枝率下降。近年来出现了光固相接枝技术1282,反应温度在常温或几十摄氏度下就能够进行接枝,如顾辉等自制沸腾床式固相光接枝反应器和滚筒式固相光接枝反应器进行MAH接枝PP,所需温度低于50℃。
3.1.5 催化剂的影响
催化剂一般起到增加自由基的形成,稳定自由基和降低接枝活化能的作用。Lee等考察了以TAIC为催化剂对PP固相接枝MAH的影响。
研究发现,当反应体系中加入少量TAIC时,MAH在PP表面的接枝率明显提高。他们认为这是由于TAIC具有3个烯丙基官能团,其化学活性很高,起到增加自由基的形成,并稳定自由基、阻止PP大分子自由基的降解和降低接枝反应活化能的作用。张广平等在考察PP粒度对MAH接枝率的影响时,加入5%的TAIC后,接枝率大幅增加。因为加入TAIC后,PP粉体不团聚,流动性好,有利于提高接枝率。
3.1.6 其他因素的影响
PP粉料的结晶度越高,单体在基体中的吸收扩散能力越差,相应的接枝率越低;颗粒越细微,表面能越大,接枝率越高;PP的相对分子质量越低,越容易被单体溶胀,接枝率越高;采用分批加料的进料方式有利于接枝率的提高。固相接枝反应时,随反应时间的增加,接枝率开始快速上升,之后接枝率随时间的延长基本保持不变甚至有所下降。一般认为反应时间以所用引发剂在反应温度下半衰期的4~6倍为宜。另外,华侨大学开展利用超声波促进固相接枝反应,研究了AA接枝PP的反应条件。结果表明,超声波能有效地促进固相接枝反应的进行。杜慷慨等利用超声波对固相接枝反应的促进作用,系统研究了AA、MAH、St三种单体分别接枝PP的最佳反应条件。随着超声波作用时间的增长,接枝率不断增加,但当作用时间超过一定时间后,接枝率没有明显增加。这是因为在界面剂甲苯的存在条件下,超声波促进单体和引发剂在PP表面上分散,但不能进入PP的内部,因此,当单体接枝达到一定的程度后无法继续增加。
4 结语
PP固相接枝共聚是一种高效节能的方法,尤其是多单体共聚技术,近年来研究非常活跃,它改善了PP与极性单体不能相容的缺点,拓宽了PP的应用领域。因此,PP固相接枝改性的研究在今后将成为国内外关注的热点,接枝产物的应用领域也将不断扩大。


聚丙烯的自由基接枝共聚改性
聚丙烯综合性能好,价格低廉,已在国民经济和日常生活中得到广泛应用。然而,PP分子中不含任何极性基团,其染色性、黏着性、抗静电性、亲水性、耐热性与其他极性高分子材料和无机填料的相容性均较差,限制了PP在许多领域中的应用。为了拓展PP的应用范围,近年来通过自由基引发接枝的方法将带有极性基团的单体接枝到PP分子链上使其极性化的研究非常活跃。利用极性基团的极性和反应性,赋予了PP新的性能,成为扩大PP材料用途的一种行之有效的办法。
1 PP的接枝改性方法
目前PP的接枝改性方法有多种。依接枝体系中PP的形态可概括为溶液接枝、熔融接枝、固相接枝和悬浮接枝法。溶液接枝和熔融接枝是目前应用最为广泛的接枝方法,固相接枝法是20世纪90年代才真正受到重视的接枝技术,近来悬浮接枝以其独特的优点日益引起人们的关注。目前具有工业使用价值的是熔融接枝法和固相接枝法。
1.1 溶液接枝法
将丙烯溶解在合适的溶剂中,一般为甲苯、二甲苯或苯,待PP完全溶解后,以一定方式(自由基、氧化、高能辐射等)引发单体接枝,一般以自由基引发者居多。溶液接枝法具有操作简单反应温度低(100℃~140℃)、改性均匀、降解程度低、副反应少、接枝效率高等优点,缺点是产物后处理麻烦、溶剂用量大且需回收、生产成本高、环境污染较大,该法在工业生产中已逐渐被淘汰,但由于该法简单易行,适合小批量生产,目前在实验室研究中还比较流行。
1.2 熔融接枝法
该法是在PP熔融状态下加入单体与引发剂,从而发生接枝反应。常用的反应设备为螺杆挤出机、密炼机等。熔融法是较为广泛使用的接枝方法,其优点是操作简单、不需溶剂、易实现连续工业化生产,缺点是反应温度高、反应过程难以控制、聚合物降解严重、残留单体难以去除且产品的接枝率较低。如果在反应体系中加入一些含氮、磷、硫的有机化合物,可在一定程度上抑制聚合物发生降解。
MAH接枝PP是熔融法研究最多的一个体系。以过氧化物为引发剂,研究了熔融条件下接枝的反应机理。对不同单体熔融接枝已有大量文献报道,如:GMA、AA、甲基丙烯酸-B-羟乙酯(HEMA)、丙烯酰胺、马来酸二丁酯(DBM)等均可以用熔融法接枝。
1.3 固相接枝法
通常所说的固相接枝主要指粉末接枝,是一种较新的接枝改性技术,可广泛应用于各种聚合物的接枝改性。反应时将聚合物和单体混合,在较低温度(100℃~120℃)下用引发剂引发接枝共聚。固相接枝法反应条件温和,溶剂用量少且不需回收,副反应少,粉末PP几乎不降解,工艺、设备简单,反应时间短且容易控制,可获得纯净的高接枝率聚合物。与其他接枝方法相比优点显著,应用前景广阔。
Rengarajan等详细研究了在MAH固相接枝PP体系中引发剂、催化剂、界面活性剂和温度对接枝率的影响。国内许多学者也用固相法进行了不同单体接枝PP的研究。MAH接枝PP时,加入适量邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)和异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)可进一步抑制PP的降解,也可提高接枝率。
1.4 悬浮接枝法
悬浮接枝是一种将PP粉末、薄膜或纤维与单体一起在水相中接枝的方法。这种方法比较简单,而且反应温度低,PP降解程度低,反应容易控制,无溶剂回收,利于保护环境。在反应中若单体能溶胀聚合物则有好的接枝效率,否则需在反应前于较低的温度下使聚合物与单体接触一定时间,然后进行升温反应,或者加入某种溶剂作界面剂以利于单体向聚合物中扩散。这是一种较新的方法,逐渐受到重视。
悬浮接枝法使用实例:将PP氧化后接枝水溶性单体;制备PP-g-St接枝物;制备PP-g-HEMA及PP-g-MAA(甲基丙烯酸)接枝物;利用固相悬浮溶胀法制备PP-g-AA。
2 接枝反应机理
不同的接枝方法,其聚合机理不同。首先是过氧化物受热分解出氧自由基,自由基对PP链脱氢产生PP自由基,引发单体接枝共聚。
氧自由基发生向PP链的夺氢反应和生成副产物的偶合反应之间的比例取决于工艺条件,一般过氧化物高浓度区副反应占优势(如不存在反应单体时),甲基与亚甲基脱氢后倾向于交联。次甲基脱氢后,由于立构位阻倾向于裂解,因此PP的接枝反应往往伴随着降解反应。
光谱分析显示,制备PP-g-MAH接枝物时,在PP大分子骨架上并没有发现接枝的MAH单元,说明PP自由基与MAH的接枝并不是按照简单的链转移机制进行的。由此可以确定,接枝反应发生在PP的B-断裂之后。B-断裂产生的大分子自由基再与MAH发生共聚反应,当第一步反应有终止反应发生时,可获得单个MAH链端。但由于MAH容易均聚,从而进一步形成MAH聚链端。固相接枝反应发生在PP的无定形区,其反应条件与熔融接枝非常接近,PP经固相接枝后相对分子质量明显降低,熔融接枝反应机理同样适用于PP固相接枝。Rengarajan等用核磁共振的方法推导了固相接枝PP-g-MAH的结构,认为固相接枝温度较低,B-断裂倾向削弱,直接发生接枝共聚反应,然后发生B-断裂反应。Ruggeri等研究了溶液接枝过程的可能机理,得出的结论与等的相似。
Rengarajan等对PP的热降解进行了研究,并测得PP叔碳自由基发生B-断裂的活化能为124KJ/mol,B-断裂随温度升高而加剧,温度从120℃(固相反应)升到170℃(熔融相反应)时,B-断裂的发生增加了2个数量级。此外,过氧化物种类和反应条件对B-断裂也有重要影响。由此可以看出实验条件对接枝反应机理的重要影响。据此笔者推测,就熔融接枝和固相接枝而言,上述以B-断裂顺序为标志的2种反应机理应共同存在,只是程度不同而已。
3 影响接枝率的因素
3.1 引发剂
常用的引发剂主要为各种过氧化合物,如过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯(DCP)等,其主要特征为非氧化性、脱氢能力以及在相应接枝条件下具有合适的半衰期。在反应温度下,引发剂的分解活化能过高或分解时间过长,将使聚合时间延长;但活化能过低或半衰期过短,则引发过快,反应温度难以控制,有可能引起爆聚或引发剂过早分解结束,在低转化率阶段停止聚合。一般应选择半衰期与聚合时间同数量级或相当的引发剂。
在PP接枝过程中,副反应主要为降解反应。降解反应主要是由叔碳大分子自由基的B-断裂引起的链断裂反应.因此希望选用能产生较大活性自由基的引发剂,因为活性大的自由基进攻PP链的选择性小,从而导致伯碳和仲碳自由基的生成。
接枝率随引发剂浓度的增加而增加,接枝率-引发剂浓度曲线上存在极大值,然后接枝率随引发剂量的增加而显著降低。傅和青等认为这是因为引发剂用量较少时,随着引发剂用量的增大,产生的接枝点增多,接枝的几率增加,从而接枝率增高。当引发剂用量超过一定量后,由于自由基的浓度增加而使终止的速度加快,引发剂效率降低,最终导致接枝率降低。
3.2 单体
用于PP接枝的极性单体,一端带有可与其他高分子物质或无机填料的表面极性基团形成化学键或氢键的极性基团,另一端带有可接枝在PP上的乙烯或不饱和键,具有在工艺条件下不易分解、热稳定性好、挥发性低、对环境和人体不造成危害、不削弱或抵消引发剂引发作用等特点,可分为酸性官能团单体,如AA、MAA、MAH等;碱性官能团单体,如GMA、(甲基)丙烯酸二甲胺基酯等(其中以GMA研究最多);盐类单体,如马来酸锌!硅烷等。
酸性单体以MAH使用最多,这是由于MAH不易均聚,避免了长接枝链造成接枝PP整体性能的下降,同时接枝物的极性不会太大,避免作为相容剂时与PP相的相容性下降,防止单体均聚降低接枝效率,接枝物又可增加树脂的硬度、耐热性等。研究表明,采用马来酸酯类代替毒性大、易挥发的MAH,酯类单体极性相对较小,与非极性PP有更好的相容性,有利于提高接枝效率。
通常情况下产物的接枝率随单体用量的增大而增大,当达到最大值后随着单体用量的进一步增大,接枝率反而下降。单体用量的增加,增加了大分子自由基与单体反应的机会,从而提高了接枝率,减少了PP的降解反应。但高浓度的单体并不是像引发剂那样直接增加大分子自由基的浓度,当单体过量时,与初级自由基的碰撞几率增大,从而产生笼蔽效应及其他副反应,使引发剂效率下降,产生的大分子自由基减少,最终导致接枝率的降低。
在固相接枝过程中,单体的加入方式对接枝率有显著影响。低加入速率有利于接枝效率的提高,高加入速率时情况则相反,这是因为在低加入速率时,创造了一种“干”环境,单体和PP能充分接触发生接枝共聚,而高加入速率,造成单体在聚合物内和粒子间堆积,造成一种“湿”环境,可能提高了单体的自聚,却不利于接枝共聚反应的进行。此外,单体和引发剂分开加入也有利于接枝效率的提高。近来发现,加入第2单体可提高接枝率并能抑制PP的降解,如在GMA/St双单体PP熔融接枝体系中,共单体St的加入可以在提高接枝率的情况下同时有效抑制PP降解,原因是PP在自由基的作用下脱除α-氢后,形成PP大分子自由基,该自由基不稳定,可能发生断链反应,由于St的反应活性高于GMA,St会先接到PP上,形成较为稳定的苯乙烯基大分子自由基,这样PP链断裂的倾向会被极大地抑制,苯乙烯基大分子自由基与GMA的反应速率要远大于GMA与PP大分子自由基的反应速率,因此可以提高接枝率。
3.3 溶剂
改变溶剂二甲苯的加入量,产物的接枝率先随着二甲苯加入量的增加而增加,达到最大值后,再增加其用量时,接枝率反而下降。赵兴顺等认为,当二甲苯的加入量较少时,体系的黏度较大,笼蔽效应严重,引发效率下降,导致接枝率较低;当二甲苯用量过大时,虽然笼蔽效应大大降低,但初级自由基浓度以及反应物浓度都相应降低,碰撞几率减小,致使接枝率显著降低。
3.4 接枝工艺
3.4.1 反应温度
反应温度对接枝率的影响取决于温度对引发剂分解速度及对单体接枝与自聚速度的影响。
接枝率通常随温度的升高而上升,尤其是当温度从120℃升高到130℃时,接枝率显著提高,130℃后略有下降。单体不同,接枝率到达最高点时的温度不同。这是因为在较低温度下引发剂的分解速率慢,在聚合物骨架上形成的活性点数量较少,接枝上单体的量较少;随着反应温度的升高,引发剂分解形成初级自由基的速度逐步增加,有利于接枝反应。温度较高时,引发剂的半衰期极短,自由基来不及进攻聚合物骨架即发生双基终止自行消亡,诱导分解等副反应的速度增大,使初级自由基浓度增加的趋势变缓,接枝率反而下降。
3.4.2 反应时间
反应时间主要依据所采用的引发剂在反应温度下的半衰期长短确定,一般为半衰期的4~6倍。继续延长反应时间对PP接枝率影响不大。反应时间如果过长,PP的降解更严重,对接枝物的性能不利。值得注意的是,对于MAA接枝PP的固相反应,接枝率随时间的延长而增加,2.5时接枝率最高,而后接枝率随时间的增加而下降。可能是因为反应时间过长,甲苯挥发程度增加,无助于溶胀作用,甲基丙烯酸析出,导致接枝率下降。郑玉婴等用固相接枝共聚方法制备MAA接枝粉料PP共聚物,讨论了单体MAA及引发剂BPO的浓度、反应温度、反应时间等因素对接枝率的影响。结果表明,反应温度对接枝率影响最大,单体用量和引发剂用量次之,反应时间的影响最小。
3.5 其他因素
在固相接枝反应中,还经常加入催化剂和界面活性剂。催化剂的作用是用来增加自由基的形成并稳定自由基,降低接枝反应活化能。常选用一些多官能团单体,如(异)氰脲酸三烯丙酯、二乙烯基苯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯等。不过这些多官能团单体也会导致PP接枝过程中产生交联结构。界面活性剂会溶蚀和溶胀聚合物表面,提供接枝反应的位置,因此可以选择苯、甲苯、二甲苯、十氢萘、四氢萘等能溶解和溶胀PP的溶剂。界面活性剂通过溶胀聚合物,增加了接枝反应的比表面积,能明显增加接枝率,随着溶剂用量的增加,接枝率增加。如界面活性剂能够溶解聚合物时,必须考虑溶剂用量的增加会形成有“隔离”作用的溶剂单分子层,导致接枝率下降。
4 结束语
a.接枝改性赋予了PP新的特性,使PP这种通用合成树脂有较大的增值和性能拓展空间。近年来对其极性化、功能化的研究非常活跃,而研究多样化的PP接枝改性技术,将使接枝改性技术不断创新和发展,接枝产物的应用领域也将不断扩大。
b.在几种接枝法中,固相接枝法高效、易行、节能、环保,逐渐受到重视,已成为国内外关注的热点。可以预见,随着对固相接枝反应机理及动力学的深入研究,该方法有望由实验室走向批量生产阶段。


提高聚丙烯单釜生产能力的途径
呼和浩特石化公司聚丙烯装置初建于1993年,利用本厂气体分馏装置生产的精丙烯为原料,采用国内开发的已有20多年历史的间歇式液相本体法(以下简称间歇式)生产工艺,原设计能力10000t/a,四台聚合釜。经过多次扩能改造,现有六台聚合釜,加工能力为20000t/a。间歇式液相本体法工艺以聚合釜为反应器,采用单釜操作。因此,单釜生产能力对装置的产量和经济效益有着直接影响。单釜生产能力主要体现在单釜产量和单程转化率两个指标。通过十几年的生产实践和技术改造实践,证明聚合釜的取热效果是影响单釜生产能力的主要因素,其次是工艺控制和原料质量。只有努力改善聚合釜的取热效果,避免反应过程回收,加强原料质量及生产工艺控制,提高丙烯转化率,才能达到提高单釜生产能力的目的。
1 改善聚合釜的取热效果
1.1 丙烯聚合反应动力学特征
液相丙烯本体聚合是一个非稳态的强放热过程,其中包括链引发、链增长、链终止等过程。在反应开始阶段,随着时间的增加,反应速度加快,并很快达到峰值(此时是反应集中放热阶段);然后,随着时间的增加,反应速度逐渐降低直至为零。在反应的过程中,釜内物料形态也在逐渐发生着改变,釜内固态聚合物逐渐增多,液相丙烯逐渐减少,使釜内传热效果逐渐变差。
1.2 传热分析
丙烯聚合高峰期总发热量(QT)主要有两部分组成:高峰期反应热(Q1)和搅拌摩擦热(Q2),即
QT=Q1+Q2
考虑到聚合釜本身的散热为总发热量的5%,则实际总取热量Q=0.95QT。
由于聚合釜传热的主要方式是夹套传热,其传热方程式为:
Q=SK$t
式中:Q-总取热量,W;
S-总传热面积,m2;
K-总传热系数,W(m2?℃)
$t-平均温差,℃
所以,Q=0.95(Q1+Q2)=SK$t
因此,改善聚合釜取热效果,应从增大总的传热系数、降低冷却介质温度、改善流体在釜内的流况、降低反应高峰的放热量等方面采取措施。
1.3 改善取热效果的措施
1.3.1 提高聚合釜传热系数
(1)提高聚合釜内外表面的光洁度,可以延缓釜内结垢以及使结垢易清除,降低釜壁传热阻力,提高传热系数。
(2)夹套内作喷铝处理,不宜结垢,并设有冲洗通道,能长时间保证换热效率。
(3)循环水流程改造,增加一条同径循环水线供水,并加粗循环水回水线,提高了装置循环水流量;在夹套内安装导流板,提高循环水流速。
1.3.2 设立冷却系统,降低循环水温度(该装置地处塞外,循环水温度较低,只有夏季温度略高,故未考虑)。
1.3.3 改善流体在釜内的流况采用新型、高效的双螺带搅拌器,改善流体的流动状况。
1.3.4 降低反应高峰期的放热量
(1)采用反应热释放较为均匀的新型催化剂,如我装置目前使用的CS-1型高效催化剂。
(2)增加搅拌桨叶表面的光洁度(抛光处理)降低搅拌阻力和摩擦热。
1.3.5 优化设计,增加取热面积
(1)将聚合釜人孔布置在聚合釜的上部,且采用小尺寸人孔,增加夹套的面积。
(2)聚合釜内取热由指形内插管改为U形管,增大换热面积。
1.4 技术改造实施情况

表1 改善取热效果的措施及时间
序号 技改项目名称 时间
1 水流程改造 2003年8月
2 采用CS-1型高效催化剂 1995年5月
3 采用YPV型聚合釜(更换4台) 2000年4月
4 采用改进型聚合釜(新增2台) 2003年8月

2 优化工艺控制
本装置生产工艺为间歇式操作,人为因素在生产过程中起着举足轻重的作用。因此,一方面,通过技术改造,提高装置的自动化水平,努力减少人为因素对生产的影响;另一方面,要充分调动员工积极性,同时要加强工艺管理和考核,提高员工精细操作的意识,避免人为操作失误。
(1)根据原料质量、上釜反应情况,由班组运行工程师及时分析调节配比(活化剂、催化剂、DDS的加入量),实现反应激烈程度受控。
(2)采用先进的DCS集散控制系统,完成了由手动操作向半自动化操作的转变。
(3)采用了美国洛茨蒙德—费希尔公司的质量流量计,准确控制了丙烯和氢气的投入量。
(4)编制新的操作规程,加强员工的技术培训,提高员工技术素质,避免各种形式的误操作。
(5)加强管理,严格工艺操作纪律的考核,把单釜产量纳入考核指标。
3 加强原料质量控制
由于丙烯原料中的杂质(特别是水、氧、硫)能与催化剂发生激烈反应,使催化剂失活,导致聚合反应较弱,甚至不聚合,进而使单釜产量和转化率降低。因此必须加强原料控制,避免有害杂质进入反应系统。
3.1 完善精制流程,实行脱水、脱硫、脱氧多塔串联精制,增大塔高和精制介质的填充量,提高精制能力和精制精度。
3.2 了解行业最新动态,及时采用新型、高效精制介质。
3.3 加强精制岗位工艺管理,控制丙烯精制流速,做好固碱塔脱水,保证精制效果。
3.4 及时更换精制介质,认真做好精制介质的活化再生,提高活化再生效果。
4 实际效果

表2 历年单产、转化率统计情况
时间
项目 1993-1994 1995-2000 2001年 2002年 2003年 2004年
单产(T/釜) 2. 625 2.525 2.78 2.77 2.83 2.92
转化率,% 62.5 60.1 66.1 65.9 67.3 69.5
注:自1995年5月,装置采用CS-1型高效催化剂;2002年更换聚合釜。
几年来,通过多次技术改造,提高聚合釜的取热效果,优化工艺控制、加强质量管理,本装置的单产和转化率逐步提高,并于2004年达到最好,单产达到2.92t釜,转化率达到69.5%。
5 结论
实践证明,改善聚合釜的取热效果(特别是采用经过技术改进的新型聚合釜),积极优化工艺控制,加强原料质量控制,是提高间歇式聚丙烯装置单釜生产能力的有效途径。


行业动态


大连石化20万吨聚丙烯装置试用国产催化剂
大连石化公司20万t/a聚丙烯装置自2006年7月1日开车近4个月后,装置开始试用国产催化剂,经过120多天的试用,为用于聚丙烯生产的催化剂国产化获得了大量有价值的参数,取得了较好的试用效果,目前该装置已正式用国产催化剂代替进口催化剂。若按照该套装置年生产18万吨聚丙烯产品来算,可降低成本约1000万元。
20万t/a聚丙烯装置采用意大利Basell公司的Spheripol二代双环管聚丙烯工艺技术,可以生产挤出热成型、注塑、纤维、BOPP膜、流延膜等56个牌号的产品。装置开车后的一段时间,一直使用进口催化剂,效果较好,鉴于近年来国产催化剂的产品性能不断改善,国内同类装置已有使用,合成厂在20万t/a聚丙烯装置开工稳定生产后,为降低生产成本,支持民族工业发展,在公司技术发展处的指导下,确立了国产催化剂经济性评价的科技攻关课题。经过技术调研和技术交流等前期的充分准备,装置于2006年10月28日开始试用由中国石化催化剂北京奥达分公司生产的国产DQ-4催化剂,于2006年12月30日开始试用营口向阳催化剂有限责任公司生产的CS-2催化剂,取得了大量有价值的试用数据。
在国产催化剂试用过程中,合成厂相关技术人员根据国产催化剂的活性高于进口ZN-M1催化剂的特点,在配置浓度、生产工艺过程控制等方面适度作了调整,先后试生产了T30S、T36F两个牌号的聚丙烯产品,从试用结果看,除生产过程中产生底粉略多外,国产催化剂能够满足20万吨聚丙烯装置工艺控制要求,试用期间装置运行平稳,用量比低于进口催化剂,产品质量能够满足用户需求,尤其是国产催化剂有着明显的价格优势,若按照该套装置年生产18万t/a聚丙烯产品来算,可降低成本约1000万元。目前此套装置已经正式使用国产催化剂,工艺参数尚在作进一步的优化。


抚顺石化聚乙烯聚丙烯基本全产专用料
今年以来,抚顺石化乙烯化工厂聚乙烯、聚丙烯专用料生产比例均达到96%,基本实现全产专用料。
2006年国际跨国公司在中国兴建的大乙烯装置相继投产,对国内小乙烯及聚合装置造成极大的冲击。抚顺石化乙烯化工厂针对这种状况,调整经营思路,将专用料生产作为企业主营方向。在聚乙烯方面,大幅度提高专用料生产比例,2006年开发出薄壁注塑专用料2912、中密度PE专用料8307和2606等新牌号,扩大了高流动性注塑专用料2911和纺丝专用料2911FS的市场份额;在聚丙烯方面,2006年开发生产出高熔指纺丝专用料HY525、透明专用料系列RT075和RT180、BOPP薄膜专用料T38FE、吹胀膜专用料RF075、流延膜专用料RC090等系列产品。目前,该厂聚乙烯、聚丙烯专用料新产品已经形成规模化生产,靠产品差别化、系列化赢得了用户欢迎。

阿克克瓦纳承揽广西PP工程设计合同
据海外媒体报道,阿克克瓦纳公司承揽中石油广西石化公司20万t/a PP装置的工程设计和设备供应合同。
该装置将采用陶氏化学公司的Unipol工艺,定于2008年投产。


陕西延安炼油厂明年投产PP装置
贸易商们20日说,中国的延安炼油厂计划于2008年投产一座20万t/a聚丙烯(PP)新装置。他们说,在陕西省延安的20万吨/年PP装置的建设工程已经开始了。
这家工厂是陕西延长石油公司的一个工厂,它也在同一厂址上运转着一座10万t/a PP装置。延安炼油厂对此未作评论。


埃及选用巴赛尔技术建设35万吨/年PP装置
埃及丙烯/聚丙烯公司(EPPC)决定选用巴赛尔公司Spheripol技术在靠近Said港处建设35万吨/年PP装置。
EPPC公司是东方石化公司(OPC)、东方Weavers 公司ECHEM公司拥有的合资企业,投资6.8亿美元,建设这一新的联合装置,伍德公司承揽工程建设。新装置将于2009年投产。
该联合装置也包括丙烷脱氢装置,能力也为35万吨/年,采用伍德公司专有的Star技术。据称,埃及的天然气资源将用作原料。

北海年产50万吨聚丙烯项目正式签约
4月2日上午,伴随着一阵热烈的掌声,一个好消息从香格里拉大饭店的长春厅传出,广西中实石化有限公司投资的“北海年产50万t/a聚丙烯项目”正式与北海市政府签约。
市长连友农、副市长莫桦参加了项目签约仪式。参加签约仪式的还有投资方上海天鼎实业公司董事长肖松林、广西中实石化有限公司董事长刘艺、总经理蔡小平等。
据悉,广西中实石化有限公司拟在铁山港区利用哈纳利油气投资112.6亿元投资兴建年产100万吨聚丙烯项目。此次签约的项目是该项目的一期---“北海50万t/a聚丙烯项目”,估算投资57.4亿元,产后预计年产值可达61.2亿元。据介绍,该项目具有国际先进水平的生产技术,生产附加值较高的聚丙烯,原料来源为自主进口以及利用北海哈纳利石油化工港口有限公司进口。该项目的建设,将有力推动北海市石油化工工业的发展,并对铁山港临海工业区的建设和发展起到积极带动作用。
连友农在当日的项目签约仪式上称广西中实石化有限公司选址在北海投资建设项目是“很有远见,很有战略眼光的选择”。他说,去年以来,北海进入了加快发展的重要历史时期,前几天北海代表团赴美国招商也取得了很好的效果,迪斯尼等美国知名企业也将于近期组团到北海考察,北海是一个很有投资发展潜力的城市。他相信50万t/a聚丙烯项目落户北海会得到很好的发展,也希望此项目能抓紧时间开展前期工作,早日见成效。广西中实石化有限公司总经理蔡小平说,聚丙烯的市场销售前景非常看好,北海地理位置优越,投资政策也很优惠,他坚信项目在北海一定能顺利推进。他同时希望北海市政府能在今后的工作中多给予支持,力争6月份完成项目报批和土地征用手续,年内动工。

阿曼国家苏哈尔炼厂及聚丙烯项目竣工投产
4月18日塞义德殿下主持苏哈尔炼厂、阿曼聚丙烯项目的竣工仪式。两项目共投资16亿美元,其中苏哈尔炼厂建设投资13.5亿美元,是阿曼第二家炼厂。苏哈尔炼厂将为一系列的下游项目提供原料,主要有阿曼聚丙烯厂和苏哈尔芳香剂厂。
苏哈尔炼厂可加工阿曼炼厂(ORC)的混合原料,每天提炼11.64万桶石油,预计年产量540万t/a,80%的产量出口国际市场。可日产LPG765t,丙烯1196t,石脑油1427t,常规汽油3739t,高级汽油1552t,航空燃料1142t,燃料油4073t,硫黄151t。
苏哈尔聚丙烯项目投资3.13亿美元,可年产34万t/a聚丙烯,主要用于生产塑料、汽车零件和其它产品。


木塑复合材料用于奥运场馆建设
杭州师范大学材料与化学化工学院吕群教授主持开发的“木塑复合材料”被北京奥运会作为绿色建材用于奥运场馆建设。
木塑复合材料是近年来出现的一种新型环保材料,它将70%至80%的植物纤维粉和廉价填料与20%至30%的塑料混合,并添加少量的特殊添加剂,用挤出成型法制成类似于木材外观和特性的各种型材和板材。
吕群教授说,他研究开发的“木塑复合材料”可同时达到保护森林资源和绿色环保两个目的,能被选中作为2008年北京奥运会场馆建筑材料,他感到非常高兴和自豪。这种木塑复合材料的创新之处在于:产品外观木质感强,强度高,不易褪色和蠕变变形。
目前吕群的这项创新技术已经完全实现工业化生产,产量可达2000多t/a,年产值几千万元。该产品一生产出来就受到欧美市场的青睐,产品主要销往国外,现在国内市场也逐渐火爆起来。
我国是一个木材资源贫乏的国家,森林覆盖率仅为12.7%,人均森林蓄积量仅10m3,远低于世界平均水平,每年需要进口木材2000多万m3。因此,迫切需要寻找木材替代品,创造“第二森林”。我省林业废弃物资源丰富,又是塑料应用大省,有多个大型塑料基地,废旧塑料相当多,生产木塑复合材料的原料充足,很适宜推广木塑复合材料的生产。

大庆炼化聚丙烯厂装置生产创最好水平
日前,从亚洲单套最大的30万吨聚丙烯装置传出喜讯,1至2月该装置累计生产聚丙烯产品5.2万吨,实现利润4245万元,综合能耗129.96Kg标油/吨,创出历史最好水平。
30万吨聚丙烯装置投产一年多来,已累计完成13个牌号产品的生产工作,各项技术指标均达到了设计值标准。今年在公司“做大化工”的总体部署下,他们从精细管理入手,抓住市场风向标,开足马力生产T30S、T28F等产品,使装置负荷达到了110%,日产聚丙烯均在41.8吨以上。今年1至2月份,装置平稳运行率达到了100%,丙烯单耗达1.004吨/吨,创出国内同类装置领先水平。
针对装置实行扁平化管理运行模式的特点,他们在班组间开展综合评比活动,将挖潜增效作为评比的重要内容,通过将指标逐级分解到岗位和个人,并在班组设立运行工程师,对班组生产经营全过程跟踪、监控,促进班组节能工作的有效开展,今年1至2月份,装置综合能耗低于历史同期21Kg标油/t,累计节约动力成本21.8万元。

大连石化公司聚丙烯新产品进入试用阶段
大连石化公司聚丙烯新产品开发取得初步成效,高速纺丝粘合纤维用聚丙烯专用料和聚丙烯流延膜专用料日前进入试用阶段。
随着国内聚丙烯市场竞争的不断加剧,新产品开发成为占有市场主导地位、提高自身竞争实力的首要任务。大连石化公司去年末开始组织技术力量研制开发市场急需的新产品,以此来满足市场需要和增加产品市场份额,最终为提高企业效益打开新的局面。目前,大连石化一边抓紧整理用户反馈回来的技术信息,一边委托国家化学建筑材料测试中心对产品做技术指标分析。如果产品最终符合国家规定,满足用户需求,大连石化将会给聚丙烯市场带来新的动力。


兰州石化大乙烯聚丙烯引进装置已顺利中交
聚丙烯装置是兰州石化大乙烯四套引进装置中首套中交的主化工装置,标志着装置即将进入到紧张的预试车和化工投料试车阶段。
聚丙烯装置引进BASELL公司的专利技术,由TECNIMONT工程公司承担基础设计,中国寰球工程公司承担详细设计,设计生产能力30万t/a,该装置采用的Basell公司的二代专利技术,比一代工艺有了很大的改进与提高,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连续聚合、气相反应器生产抗冲共聚物,能耗物耗低,可生产103个牌号的聚丙烯产品。
工程开工以来,所有参建单位心往一处想、劲往一处使,团结一致、统筹安排、顽强拼搏、真抓实干,用了18个月工期,完成了土石方8.5万m3,混凝土基础1.8万m3,钢结构安装1847吨,工艺设备安装297台(套),工艺管线安装5.4万米,电仪设备安装1833台(套),基本实现了工程建设总体部署中工程建设进度、质量、安全、投资控制目标。承担聚丙烯一标段建设任务的中油二建公司和二标段建设任务的中国石油七建公司,都是骨干建设单位,他们把参与大乙烯工程建设当作历练队伍、打造品牌的一次绝好机会,在装置建设初期,他们克服时间紧、任务重等困难,在大乙烯建设工地上率先完成了高度63米的聚丙烯环管反应器的组对和吊装工作,成为工地上最先树立起来的一枝“标杆”。

国内大石化聚丙烯装置介绍
燕山石化
北京燕化石油化工股份有限公司聚丙烯事业部,位于北京西南 50 公里处,燕山山脉余尾、著名的北京猿人遗址周口店附近。是我国目前最大的聚丙烯生产基地、聚丙烯产品的年设计能力达 35.5 万吨,有 150 多个牌号,行销全国 28 个省和东南亚、东欧等地。
该企业现在有三套聚丙烯、一套己烷生产装置及机、电、仪、水汽等公用工程辅助系统。固定资产 26 亿元,专业干部近 500 人,聚丙烯的生产技术一直处于国内领先水平。技术处、研究所、检验中心等技术部门,拥有国内先进的科研开发技术和国际先进的检测手段。不仅使产品的生产过程始终处于受控状态,从七五、八五至今,还研制开发了聚丙烯新牌号几十个,如:洗衣机、输液瓶、注射器、香烟丝束、涂覆、无纺布、高速纺等专用聚丙烯树脂,多次填补了国内空白。并实现了批量生产。还可根据用户的需求开发生产特殊性能的聚丙烯产品。
第一套聚丙烯装置于 1976 年建成投产,年设计能力为 8 万吨,是当时国内最大的聚丙烯生产装置,采用日本三井油化的浆液法生产工艺,经 86年、87 年两期技术改造后,装置可生产 47 个牌号,年生产能力提高到 11.5 万吨。 2004 年 7 月,燕化对一聚装置进行了优化装置工艺、提高产能、降低物耗能耗的技术改造; 2005 年 7 月改造完成,改造后的装置年产聚丙烯由 11.5 万吨增至 12 万吨,其工艺采用 BP 单釜气相法聚合工艺技术,与目前的第三聚丙烯装置( 20 万吨年产)相近,具有技术流程短,能耗物耗低,安全性高、便于开停车和牌号切换、过渡产品少等优点,年操作时间为 8000 小时,能生产均聚、共聚近 40 个牌号的产品。值得关注的是,一聚装置的此次改造,聚合反应主框架的基础按双釜设计,为下一步的二期改造预留了第二反应单元位置和反应器粉料输送单元位置,随后而至的二期改造将使该装置的生产能力和产品牌号数量与三聚装置相同。
第二聚丙烯装置于 1994 年建成投产,年设计能力为 4 万吨,采用日本三井油化的釜式本液气相混合工艺,现每年的产量在 5 万吨以上,能生产 30 多个牌号。具有国内领先的能连续生产共聚物产品的特点,率先在国内成为万吨级以上的洗衣机生产线。
第三套聚丙烯装置于 1998 年建成投产,年设计能力为 20 万吨,是目前亚洲单线生产能力最大的装置,采用的是美国 AMOCO 公司气相法生产工艺,是当前世界上最先进的工艺之一,具有工艺流程短、能耗低、产品类型覆盖广等特点,可生产均聚共聚物( HP )、无规共聚物( RCP )、抗冲共聚物( ICP ),囊括了注塑、纤维及薄膜类共 55 个产品。其中,均聚物 34 个、无规共聚物 8 个、抗冲共聚物 13 个,产品的白度、冲击强度等方面性能优良、特点明显,具有很好的市场竞争优势。
三套聚丙烯装置均可生产注塑(均聚、共聚)类、挤出扁丝类、挤出平膜类、吹塑膜类、纺丝类、涂覆类以及脱水聚丙烯无规物粒料 150 多个牌号产品。己烷装置可生产纯度 60 ~ 95% 的己烷产品,生产能力每年可达到 6000 ~ 8000 吨。
聚丙烯事业部可生产产品简介:洗衣机系列: PP1647 → 1947H K7726 K7735 医用系列(透明): PP1728 PP1828 B205 纤维系列: S1080 S2025 S2040 薄膜系列: F1002 C1608 C4608 共聚系列: PP1340 K8303 B8101 PP4220 汽车(摩托车)系列: PP1540 PP1740 PP1940 。
上海石化
上海石化分别于 1990 年和 1991 建成了 1 号、 2 号聚丙烯装置,每条线的年设计产能均在 7 万吨,后来经过扩建产能达到 10 万吨,目前两条线的产能总共在 20 万吨。该套聚丙烯生产装置为引进意大利海蒙特( himont )公司的 spheripol (球形)工艺,进口设备。 2002 年 4 月 29 日,配合 70 万吨/年乙烯改扩建工程,公司新建成年产 20 万吨聚丙烯项目,装置规模达到世界级,同样是引进意大利海蒙特( himont )公司的 spheripol (球形)工艺,采用中石化自行研发的设备。上海石化公司现年产能超过 45 万吨,产品有均聚、无规共聚和嵌段共聚三种类型,具有产品生产范围宽、灰分低、质量稳定等一系列优点。
茂名石化
茂名石化目前的 PP 装置是 1996 年 9 月投产的,该装置采用意大利海蒙特公司 (Himont) 的技术,设计产能为 14 万吨 / 年,据了解目前的实际产量在 17 万吨 / 年。此外, 2004 年 8 月 15 日,中国石化工程建设公司和茂名石化公司在茂名市隆重签订 EPC 总承包合同,宣布茂名石化 80 万吨 / 年乙烯改扩建工程以及新建 30 万吨 / 年聚丙烯装置全面启动建设。 30 万 PP 装置预计将于 2006 年 7 月投料试车,该装置是目前全国同类装置生产规模最大的装置,主要采用在国产化第二代环管聚丙烯技术基础上经过改进的工艺技术,工程总投资达 7 亿多元。
扬子石化
扬子石化公司聚丙烯老装置采用日本三井油化公司技术,原设计生产能力 14 万吨 / 年( 2 条年生产能力为 7 万吨的生产线), 1987 年建成投产。 1996 年后,扬子石油化工设计院( YPDI )与生产厂一起,经过多项技术攻关、挖潜改造、消除瓶颈及工程设计, 1999 年装置生产能力扩大至 17 万吨 / 年。在随后的几年,该装置产能经过改造逐渐扩大到 20 万吨。
1999 年 12 月 22 日,中石化集团国际事业公司、扬子石化公司与 BP 阿莫科公司、法国德希尼布公司在北京签署了扬子石化公司新建 20 万吨 / 年聚丙烯装置技术转让合同。 20 万吨 / 年 PP 装置是扬子石化公司 65 万吨 / 年乙烯改造工程中的主体装置项目,是由 BP 阿莫科公司提供专利技术,法国德希尼布公司承担基础设计,在经济规模上达到世界级水平。该装置具有流程短、设备少、耗能低、投资省、产品质量优及市场覆盖面广等特点。2002 年 4 月 28 日装置建成,并交付生产。该新装置主要生产双向拉伸薄膜和流延膜、高速纺丝纤维及高抗冲共聚物等我国紧缺的聚丙烯专用料产品,以顶替进口产品。
上海赛科
上海赛科石油化工有限公司 90 万吨乙烯裂解装置下游聚丙烯装置年产 25 万吨。该装置于 2005 年 2 月投产。它采用 BP 的 INNOVENE 专利技术,产品适用领域广,涵盖了注塑成型,吹塑,热成型,薄膜,挤出,片材和纤维。特别是纤维树脂,其短纤维,长丝,非织造布及丝裂膜具有很高的韧性和强度。 SECCO 公司引进了包括均聚物,无规共聚和抗冲共聚等牌号。
镇海炼化
镇海炼化 PP 装置 2002 年 12 月动工建设,工程总投资为 6.11 亿元,于次年 12 月 18 日全面建成并交付生产,建设工期仅 13 个月。该装置采用国产化第二代环管聚丙烯工艺技术,年设计产能 20 万吨。近年来,该装置主要生产拉丝料 T30S 以及纤维料 Z30S ,前期还生产过少量的纤维料 H30S 。近期正在进行技术调整,为生产 BOPP 料 T36F 做准备。
广州石化
广州石化聚丙烯(一)、(二)装置:两套聚丙烯装置均采用日本三井油化公司 HYPOL 工艺专利技术,其特点是采用高效 TK -催化剂,工艺流程采用液—气相组合式排列,无需溶剂的本体聚合工艺。可生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚聚丙烯等 39 个牌号产品。聚丙烯装置(一)的设计能力为 10 万吨 / 年,目前实际产能为 14 万吨 / 年;聚丙烯装置(二)的设计能力为 4 万吨 / 年,经过改造后最高能力可达 6 万吨 / 年。
齐鲁石化
齐鲁石化聚丙烯装置采用美国 Himont 公司(现 Montell 公司)的 Spheripol 专利技术,该工艺技术系液相双环管反应器和气相流化床反应器组合工艺,具有催化剂活性高、选择性好、产品等密度高等特点。以丙烯、乙烯、丁烯 -1 和氢气为原料,使用高效载钛催化剂可以生产丙烯均聚物、丙烯 - 乙烯无规共聚物、丙烯 - 乙烯 - 丁烯 -1 三元无规共聚物、多相抗冲共聚物以及聚烯烃合金等 40 多种基础树脂牌号,通过改变添加剂配方可衍生出 100 多个产品牌号。生产能力 7 万吨 / 年。
产品理化性质:聚丙烯是一种结构规整的结晶性聚合物,为本色粒料,无味、无臭、无毒、质轻的热塑性树脂,相对密度 0.90~ 0.91 ,是通用树脂中最轻的一种。机械性能优良,耐热性能良好。熔点为 170 ℃左右,在无外力作用下,150 ℃不变形,化学稳定性好,耐酸、碱和有机溶剂,与大多数化学药品不发生作用,且几乎不吸水。聚丙烯缺点是易脆化,低温冲击强度差,但可用添加剂共混或共聚等方法改进。
T30S 主要用途:主要用于生产膜裂纤维(农用绳索、细绳、纺纱等)单丝、拉伸膜、管膜、流涎膜等。 T36F 主要用途:双向拉伸薄膜专用料。 EPS30R 主要用途:中抗冲聚丙烯共聚产品,主要用于生产板条箱、中空板材、片材等。 T36FE 主要用途:高速双向拉伸薄膜专用料。


市场分析


透明聚丙烯消费前景乐观
2006年,全球透明聚丙烯消费量接近300万吨,预计未来数年内增速仍将超过通用聚丙烯;同年中国透明聚丙烯消费量超过25万吨,成为聚丙烯产品中增速最快的品种之一。这是上月底在中海壳牌透明聚丙烯产品(深圳)说明会上发布的信息。
深圳市塑胶行业协会邀请中海壳牌石油化工有限公司、巴塞尔公司、美国Milliken公司在深圳共同主办了中海壳牌透明聚丙烯产品(深圳)说明会,介绍了透明聚丙烯的优点,对其可否取代传统的PS、PMMA、PC三大透明材料等业界共同关心的问题进行了说明,旨在为深圳及周边塑料加工厂家提供了解透明聚丙烯性能、加工技术和用途的机会,为供需双方搭建沟通交流平台。
据介绍,中海壳牌石油化工有限公司生产的聚丙烯采用巴塞尔Spheripol专利工艺,可生产多种规格的均聚、抗冲嵌段共聚、无规共聚以及三元共聚聚丙烯。中海壳牌生产的RP346R透明聚丙烯具有高熔指/高流动性、注塑周期短、适合薄壁及大型或复杂零件注塑、翘曲率低、抗冲性能好等特点,可用于制作薄膜、拉丝、编织物、纤维、注塑、吹塑等制品。


未来饮料瓶市场聚丙烯瓶发展潜力大优势不可忽视
PP瓶的优势
上世纪90年代中期以来,中国聚丙烯生产和消费驶入快车道,产量由1995年的107.35万吨增至2005年的522.95万吨,同期表观消费量由212.92万吨增至823万吨,成为全球聚丙烯消费增长最快的国家。高速增长的消费市场,催生聚丙烯工业投资热潮。预计2008年前后,中国聚丙烯工业将进入新一轮投资高峰期,届时将有近600万吨/年产能陆续投产。因PP的透明度高、光洁、加工性好,与其他材料复合可制作多种饮料包装容器,近年来在饮料包装方面的应用也有所提高。
目前,PP瓶主要是在一步法注拉吹(ISBM)和二步法加热拉吹(SBM)成型机中模塑成型的,具有透明、结实、耐热的优点,价格也比传统材料低。
1.PP瓶可存100℃进行热填充,例如果汁和果酱产品就需要在这个温度下包装,而普通的PET瓶填充温度不能高于玻璃化转变的76℃。BOPP瓶因为能够耐受100`t2以上的高温,在功能饮料包装上获得广泛的应用。
2.PP对水分的阻隔性能约为PET的5倍,PP预成型品生产装备比PET的预成型品生产装备的价格要低。
3.与PET相比,PP的价钱比PET便宜10%-30%,0.9g/cc的密度小于PET的密度1.35g/cc,PP瓶的质量比PET瓶轻,而PP瓶比PET。瓶的循环利用时间长,因此生产成本更低。
4.研究表明,混合透明无硅共聚聚丙烯中加入15%的乙/茂金属催化剂制备的聚烯烃后,能把PP 瓶的冲击强度从4.7ft提高到7.8ft。
PP瓶的发展形势
PP瓶比PET瓶的加工速度慢,物理特性也比较差,使其未得到广泛应用。但日益发展的机械设备、瓶坯设计、改进树脂和专用助剂使这些问题得以克服。随着透明改性剂——成核剂的开发成功,在普通PP中加入0.1%-0.4%的山梨醇缩二甲苯(苯甲醛)成核剂,通过吹挤、吹拉、注射、挤压等方法可以生产出高透明PP包装瓶。该产品可广泛用作新鲜果汁、乳品饮料、饮料瓶等。
PP瓶的耐温性能好,瓶型设计灵活,在安全性、卫生性和内容物的口感保持方面表现出色,价格比PET、PS、PE 等材料便宜。改性树脂、增透剂以及机械设备技术的不断发展,使得PP容器可以取代玻璃、PET和PVC容器,有着广阔的市场前景。
因此,我们可以预测PP瓶将成为PET。吹塑瓶在饮料包装应用上强有力的竞争对手,挤出吹塑生产的PP 瓶可以用来包装矿泉水和饮料,而拉伸吹塑模生产的PP瓶主要用于水、等压水和运动饮料的包装。FIP的生产商和相关产品制造商正在克服PP的缺点,PP瓶在饮料包装市场中的应用范围已逐渐接近PET瓶。
PET瓶是饮料包装的主流。目前,在中国饮料包装材料中占据主导地位的应是PET切片粒子,因此PET瓶吹拉技术,PET 热灌装、亚热灌装技术以及现在流行的PET冷无菌灌装技术,这三项技术推动了全球PET 
瓶装饮料的蓬勃发展,成为继玻璃瓶、无菌纸盒、复合包装等包装形式后,最成功的一项包装技术革命。迄今为止,尚未发现更优或更好的包材替代PET。碳酸饮料、水、啤酒市场上,完全没有纸包装的市场;在果汁市场,市场份额高于纸复合容器。PET瓶所具有的容量大、轻便、易携、可冷藏、坚固、可回收等特点,为它在饮料包装业的发展提供了广阔的前景。

科研开发


世界聚丙烯新品开发近况
近年来,随着聚丙烯生产技术的进步,世界各大公司不断加大应用研究力度,开发出一大批新的聚丙烯产品,大大拓宽了聚丙烯的应用范围,并开辟了新的应用领域。目前,开发的聚丙烯新产品主要包括高熔体强度、高透明、高结晶度、高流动性聚丙烯等,这些产品广泛应用于包装、汽车、家电和建筑等方面。
Dow化学公司最近开发出两种具有高刚性的聚丙烯均聚物,商品名称为Inspire213和Inspire215,前者主要用于热成型片材,片材不仅可减少厚度10%以上,而且还可以改进透明度和光泽度,对微波和热封具有优异的耐热性能;后者用于注塑薄膜食品容器,具有改进的光泽度、耐热性能以及优异的刚性强度。
Bsaell公司利用其专有的Catalloy技术生产出乙烯-丙烯共聚物合金Softell系列产品,目前有3种牌号(CA02A、Q020F、C102M),均具有很好的刚性和韧性。C102产品用于极软薄膜、片材和压缩瓶的挤出、吹塑、压延;Q020F产品具有高橡胶含量和高柔性的弹性热塑性聚烯烃(TPO);C102M产品用于韧性好的透明共挤出薄膜的流延膜。该公司开发的新功能性氧化聚丙烯是一种含有氧化基的极性聚丙烯树脂,提高了有机和无机物表面的浸润性,可用作阻燃分散剂,工程热塑性树脂共混物的交联剂/相溶剂和聚烯烃增强剂。该公司开发的MetoceneX50182茂聚丙烯,可在热填充的拉伸瓶和罐市场与PET和高密度聚乙烯(HDPE)相竞争,其透明性接近PET,光泽度好于传统的聚丙烯。
Basell公司开发出2种用于冰冻食品包装用的聚丙烯新产品,其中一种为高流动性、高抗冲的共聚物,商品牌号为Pro-faxEP390S,主要用于不透明的薄膜注塑制品;另外一种产品的牌号为ClyrellEC140R,是一种加有成核剂的多相抗冲共聚物,用Catalloy工艺生产,主要用于透明的薄壁注塑制品,无论是在室温还是在0℃以下的低温均具有很好的抗冲击强度和抗应力白化性。另外,该公司还开发出一种用于流延膜的新型茂金属聚丙烯(mPP)产品,商品名称为MetoceneX1129-55-1,其是一种均聚物,MFR为9.5,可用于包装、糖果扭结膜、像册、层压膜、土工膜和纤维等,由于它同时具有非常窄的分子量分布和低熔点,因而具有极好的透明性和密封性。
Borealis公司开发出了用于汽车部件和器具的Borcom“微米复合材料”,以标准填料量的一半加入可以改进树脂的性能,使部件质量减轻8%-24%;用于BOPP薄膜的乙烯-丙烯-丁烯三聚物,可以改进热稳定性和光泽度,降低雾度,减少发烟和模口附积;用于冷冻食品包装的透明聚丙烯,可将韧性与透明性结合;用于热水或冷水管的新型BetaPPRRA7050无规共聚物,可以制成更薄的管子。
埃克森美孚公司开发出了3种用于汽车的新型填充抗冲击共聚物牌号:ExxtralBMT301,ExxtralBMT131,ExxtralBMT132。ExxtralBMT301共聚物可提供汽车内部部件所需要的较高的耐刮擦性能,,ExxtralBMT131和ExxtralBMT132共聚物可用于汽车保险杆。该公司还开发出新型的Achieve6936G1茂聚丙烯产品,具有熔体流动指数高,相对分子质量分布窄等特点,能改善织物的性能,提高产量,可满足熔喷工艺中新一代产品的性能,给熔纺生产商带来新的机遇。
除了通过分子设计在反应器内实现聚丙烯的高性能化外,复合技术的进步也促进了高性能聚丙烯产品的开发。在聚丙烯中添加成核剂可增加透明性、耐热性,提高弯曲模量、耐冲击强度和结晶速率。如添加埃克森美孚公司开发的成核剂PP5082KN的均聚物,具有良好的透明性和刚性,可用于热成型杯子和容器。聚合物纳米复合材料因纳米粒子的纳米效应使其呈现出很多不同于传统复合材料的特性。纳米复合技术可提高聚合物的韧性、刚性和耐热性,将成为聚丙烯高性能化的主要途径之一。根据预测,未来市场需求最大的聚合物纳米复合材料是聚烯烃系复合材料,到2010年美国钠米复合材料的需求量`中,聚丙烯类将占到约41.3%,聚乙烯类将占到约10.8%,由此可见,聚丙烯纳米材料将成为未来高分子纳米复合材料的主要品种。
扬子石油化工公司先后开发成功建筑用管材专用料R18、汽车保险杆专用料K9015以及高流动性、高抗冲性、高附加值汽车专用料K9935;开发的嵌段共聚物K8003产品具有很高的抗冲击强度、低温度性能优越,产品的熔体流动指数低,用途广泛;上海石油化工公司成功开发出无规共聚管材专用料、涂覆专用料、医用专用料、高指数透明专用料、流延专用料等;北京燕山石油化工公司成功开发洗衣机专用料、农用棚膜专用料、汽车专用料和BOPP薄膜专用料等,特别是BOPP薄膜专用料光学性能好,鱼眼较小,可与进口产品相媲美;中国科学院长春应用化学研究所开发的聚丙烯纳米复合材料,各项指标均达到或超过进口的无规共聚聚丙烯管材料,用其生产的管材料,质地均匀,内外壁平整光滑,尺寸稳定,成型性良好,可广泛应用于建材、汽车和家电领域。另外,洛阳石油化工公司,中国石油独山子石油化工公司、抚顺石油化工公司等很多国内聚丙烯生产企业,结合本企业装置的特点,也都先后开发出了许多聚丙烯新产品,满足了市场需求,提高了经济效益。


上海石化聚丙烯专用料新品性能优异
上海石化在合成树脂系列化、专用化发展道路上取得新成果。日前,由该公司塑料事业部自主研发的高光泽耐热型聚丙烯专用料,获得上海市高新技术成果转化项目A类证书。
我国所需的塑料专用料主要依赖进口,年用量高达12万吨以上。上海石化塑料部十分注重开发高附加值产品,并组织精兵强将进行攻关,实现了聚丙烯专用料新品试生产一次成功。经美国FDA、UL-94 HB等级测试,该产品完全符合欧盟RoHS(2002/95/EC)的指令要求,卫生性、安全性和阻燃性符合国际标准要求,综合性能达到了国外同类产品的水平。
据了解,上海石化塑料事业部至今已生产销售了600多吨高光泽耐热型聚丙烯专用料。此前,该公司还成功开发了其他系列专用料新品。

聚丙烯改性助剂获山西科技进步奖
日前,山西省化工研究所申报的TMB系列聚丙烯β晶型成核刘荣获山西省2006年度科技进步二等奖。
TMB系列聚芮烯β晶型成核剂的突出特征是通过改变聚丙烯的结晶形态。赋予制品良好的抗冲击强度和热变形温度,并改善制品的可印刷性和可涂饰性。测试结果表明,TMB聚丙烯β晶型成核剂的β晶型转化率达到93%以上,与碳酸钙填料显示良好的协同性,而且经多次热熔挤出并不影响改性效果,是聚丙烯通用塑料工程化改性不可多得的助剂。
目前,TMB系列聚丙烯β晶型成核剂已先后在新疆独山子石化、温州俊尔工程塑料公司、山东道恩工程塑料公司等企业推广应用,2007年初又成功赢得上海赛科石化市场。


新品合成碳酸钙将大幅提高聚丙烯机械性能
瑞士Geneva的Calcitech公司开发出应用目标为塑料工业的合成碳酸钙(SCC)新产品CalciRC,并已与合作单位成功完成SCC工业化扩大应用试验。CalciRC是专门为强调材料流变行为和要求提高最终制品强度而开发的填充材料。
试验表明,Calcitech公司的SCC能大幅提高聚丙烯(PP)的机械性能,如提高PP的冲击强度、伸长率和刚性,SCC填充PP的冲击强度的提高幅度比现有工业碳酸钙高20%以上。
材料流变性是塑料加工中非常重要的性能,与Calcitech公司的其他碳酸钙产品比,CalciRC粒子尺寸分布窄,相态可控制,明显改进塑料加工性,并使最终制品性能优于用其他碳酸钙填充的制品。CalciRC的纯度极高,这是适用于食品包装的关键优点。Calcitech公司产品开发部主任Fancois Roux不仅对其产品种类增多而感到十分高兴,并对新产品前景充满信心,认为CalciRC将是大容量和重要市场中非常有竞争力的产品,由于其性能和加工优点,将是市场上抢手的产品,并认为一旦公司生产能力提高后将大量进入目标应用市场。目前正与一些集团公司商讨,扩大SCC在塑料工业中的应用,并首次在NPE 2006上亮相。
Calcitech公司生产碳酸钙的新技术适用于生产纳米级SCC粒子,该公司预计纳米级产品将在塑料和纤维工业中显示很重要的作用。为进一步加强项目开发,公司正在寻找一个或几个大学合作攻关。碳酸钙是欧洲聚合物最重要的填料,占无机填料和增强材料用量中的比例接近60%。

食品包装专用CPP薄膜应用
CPP 是塑胶工业中通过流延挤塑工艺生产的聚丙烯(PP)薄膜。该类薄膜与BOPP(双向聚丙烯)薄膜不同,属非取向薄膜。严格地说,CPP 薄膜仅在纵向(MD)方向存在某种取向,主要是由于工艺性质所致。通过在冷铸辊上快速冷却,在薄膜上形成优异的清晰度和光洁度。
1.CPP 薄膜的主要特性 与LLDPE、LDPE、HDPE、PET、PVC 等其他薄膜相比,成本更低,产量更高;比PE 薄膜挺度更高;水气和异味阻隔性优良;多功能,可作为复合材料基膜;可进行金属化处理;作为食品和商品包装及外包装,具有优良的演示性,可使产品在包装下仍清晰可见。 虽然有些PP 薄膜通过流延工艺进行生产,用于卫生领域或作为含填料和其他添加剂的合成纸,但是CPP 薄膜一词通常指适用于层压、金属化和包装等应用领域的高清晰度薄膜。
2.当前用途和潜在用途 CPP 的当前用途包括:服装、针织品和花卉包装袋;小袋;外包装;文件和相册薄膜;食品包装及适用于阻隔包装和装饰的金属化薄膜。 潜在用途则包括:泡罩包装(代替PVC);食品外包装;糖果外包装(扭结膜);药品包装(输液袋);在相册、文件夹和文件等领域代替PVC;合成纸;不干胶带;报告封面;名片夹;圆环文件夹以及站立袋复合材料。
CPP 薄膜具有如此大的吸引力,是因为成本低,与PET、LLDPE、LDPE 等材料相比,具有价格优势。与LLDPE 相比,5%~10%的价差另加2%的密度差异是特别之处。再者,由于流延薄膜内在的快速冷却性质,可形成优异的光洁度和透明度。对于要求清晰度较高的包装用途而言,这一特性使PP 薄膜成为首选材料。它能提供透明窗口,使内装物清晰可见,特别适合于软包装市场。通过电晕处理后,便于使用各种工艺进行印花,这一特性能改善薄膜的最终外观。 CPP 耐热性优良。由于PP 软化点大约为140℃,该类薄膜可应用于热灌装、蒸煮袋、无菌包装等领域。加上耐酸、耐碱、耐油脂性能优良,使之成为面包产品包装或层压材料等领域的首选材料。其食品接触性安全,演示性能优良,不会影响内装食品的风味,并可选择不同品级的树脂以获得所需的特性。


德国Reifenh公司推出新的七层流延聚丙烯生产线
近日,设备制造商德国的Reifenh公司推出了一条新的七层流延聚丙烯生产线,所生产的CPP薄膜透明、产量高,可达到300m/分钟。该套设备包含七台挤出机,一个七层进料区和一个扁平模头。在两边设置有封装装置,用以减少废料和边角料的产生,并将边角料再投入其中一台挤出机中,从而提高了回收率,降低了加工成本。设备产量在1000千克/小时以上,膜宽2000毫米,膜厚从0.012毫米到0.250毫米不等。设备主要应用于PP市场,如阻隔性和金属化PP薄膜,拉伸膜等。
据该公司流延膜和涂层膜生产线总经理Michael Beckhoff称,该设备可以通过该公司的虚拟专用网络对设备的生产状况进行监控,以防止线体的突发事件。
该设备有一个优化旋臂型缠绕机,WF-D04,缠绕直径在1000毫米。在间隙模式下,包含基材张力控制系统的缠绕机与辊轴一起作用,可以改变薄膜的缠绕密度。缠绕速度在250米/分钟以下。在接触模式中,含有一个控制压力的单元,此时CPP薄膜的缠绕塑料为300米/分钟。
CPP薄膜生产设备可采用单层流延挤塑线,也可采用更为灵活的成套3层生产线。设备的种类和规格由预期生产的产品和薄膜最终用途决定。
用于生产CPP薄膜、具有竞争优势的多数现代型生产线往往涉及行业标准级的3层共挤。通常情况下,往往采用能生产膨体型结构层的大型挤塑机(100毫米或150毫米)生产芯层。表层由小型挤塑机(60毫米或90毫米)喂料,可在金属化过程中获得良好的密封性或性能更佳的特别效果。
由于生产工艺十分复杂,CPP生产过程中并不能实现高速挤塑。虽然近年来获得了很大改进,但是与拉伸薄膜等其他产品相比,生产速度仍然较低。因此德国Reifenh公司推出新的七层生产线是CPP流延生产技术的一大突破。


日本东丽将生产功能聚丙烯长纤纺粘无纺织品
日本东丽工业公司计划在中国生产功能聚丙烯(PP)长纤纺粘无纺织品。为此成立东丽高新聚化(南通)有限公司(暂定名),准备建设产能为1.8万t/a的装置,按计划2009年或以后达到全负荷生产。
为此,东丽高新聚化(南通)公司决定投资37亿日元(3160万美元)于2006年10月在南通建设生产装置,预定于2008年第二季度竣工投产。该装置采用德国的先进技术生产多层无纺织品。这种多层无纺织品主要用于卫生用品和医疗器材。该公司年销售额目标定为50亿日元。
上述南通新装置建成后,加上在韩国现有亚洲最大的4.9万t/a装置,东丽工业公司PP纺粘无纺布装置的总产能将达到6.7万t/a。在亚洲,PP无纺布的需求量年增长率约为20%,中国接近30%,主要用做纸尿巾。在无纺织品中,软纺粘无纺织品与熔融吹塑无纺织品相配合的三层或三层以上的多层产品需求正在增长。为了进一步增强在中国的地位,东丽工业还想以快速发展的中国市场为目标,增加对设施的投资。

日本推出环保型聚丙烯纤维
日本三菱人造丝公司推出了一种环保型聚丙烯纤维“三菱Pylen”,具有良好的环境适应性。
聚丙烯是四大常用树脂的一种,从汽车、家电到厨房用品,用途领域相当宽广,回收再生后的用途也很广泛。树脂为碳和氢构成,分子结构极为简单,废弃物可以燃烧,适用于再生利用。在汽车、家电领域,以再生使用为目的,将聚丙烯作为环境第一号材料使用。丙烯的分子结构与石油相近,可由石油简单地构成原料,而且,制造工艺少,所以是资源消耗、能源消费极少的合成树脂。
聚丙烯原丝的适应性可从以下四点看出:
(1)超群的LCA。聚丙烯的熔融温度是165℃,因属低温,所以制造纤维时的纺丝、牵伸温度也能低温进行。另外,以后的纱线加工、织物加工也都在低温下进行,能源的消耗很少。
(2)原液着色纤维。聚丙烯结构单纯,为不可染色纤维。Pylen采用原液着色,现在生产的原液着色比率高达80%,使用色数已超过800色。三菱人造丝的产品不需要染色,节省了染色能源和水量,也不必担心废水污染问题。
(3)高耐光纤维。
(4)热粘合纤维。


PP连续挤出发泡成形技术
在以往,PP很难进行10倍以上发泡的连续挤出成形。旭玻璃纤维等开发出了使用超临界二氧化碳做为发泡剂的特殊发泡系统,成功跨越了“10倍以上”的限制。该新成形技术能够提高PP材料的绝热性能、实现轻量化、降低成本。而且,适用于该新成形技术的主要材料??非交联PP可以使用现有的回收技术及设备进行循环利用,对人体有害的挥发性物质(VOC)的含量也几乎为零。
发泡PP挤出技术也是近年来的研究热点,这源于PP发泡板材对EPS的替代,以及PP发泡材料的独特性能:超过120度的耐热性能,可回收性,高抗冲击性能等。高发泡PP连续挤出技术对于PP发泡片材的市场推广和成本优势都产生明显的积极作用。
与PS和PE相比,作为半结晶型热塑性塑料家族主要成员的聚丙烯(PP)发泡材料的发展缓慢,国内至今没有实现商业化生产,但是PP泡沫塑料具有很多独特的优点:
(1)PP的弯曲模量大约是1.52GPa,远远高于PE的207MPa,因此PP泡沫的静态载荷能力优于PE;
(2)PP的玻璃化温度低于室温,因此PP泡沫的冲击性能优于PS泡沫;
(3)PS泡沫在 105℃以上使用时,发生软化和变形;PE泡沫也很少在 100℃以上使用,而PP泡沫的热变形温度比较高( 165℃),耐高温性能优良,可以在高温环境中使用;
(4)PP具有非常优良的耐化学性能,可以与PE相媲美;
(5)由于侧甲基的存在,PP易于发生β降解,且PP泡沫便于回收利用,其环境友好性优于其他发泡材料。
正是基于上述优点,PP发泡材料在许多工业领域的应用尤其是在汽车工业和食品包装工业的应用极具竞争力,可以替代现有的PS和PE泡沫,前景广阔。
但是,PP的挤出发泡非常困难,主要原因是通过PP的可发性较差,其挤出发泡的加工窗口非常窄,有关专家曾经估算过适宜于通过PP发泡的温度仅为 4℃。当温度升至其熔融温度后,PP的熔体弹性急剧下降,较低的熔体强度无法保证气泡增长过程中泡孔壁所承受的拉伸应力作用,导致气泡发生塌陷和破裂,以至于PP泡沫的开孔率很高,无法满足使用要求。因此要制备PP发泡材料,从原料的角度首先要提高其可发性。
北京工商大学开发的聚丙烯发泡片材生产技术采用国产通用聚丙烯和国外生产的高熔体强度聚丙烯,通过优化设计,在国产设备上生产聚丙烯发泡片材,泡孔密度可以达到106个/cm3,密度低至 0.6g/cm3。制品可广泛用于汽车工业和食品包装工业。


PP β成核剂现状
Mayzo公司开发了一种新型聚丙烯(PP)成核剂母料。据称它可以在OPP薄膜上产生独特的性能,还可增强模塑和挤出产品的性能和加工性能。技术副总裁菲利普?雅各比(Philip Jacoby)博士说,大多数PP成核剂成核为α晶相,这是PP最普通的结晶形式。注塑或挤出PP中,α晶型占晶体的95%以上。而β晶型很少,它可提高冲击强度和韧性,但是会降低拉伸屈服强度。
在美国,虽然有很多商品化α成核PP产品,但却没有商品化的β成核PP,仅有的两个用于管道的小MFR品级的也只在欧洲生产。
Mayzo在去年推出了两种商品化的β成核剂母料。两种产品都含有PP均聚物载体和用于食品接触的可接受的成份,与高性能的α成核剂相比价格也具有竞争力。BNX BetaPP-LN含有较少量的公司专有的β成核剂,适用于无色膜和热成型片材。典型加入量2%~3%。
另外一个品级BNX BetaPP-N的β成核剂含量高一些,设计用量2%~3%,可弱化α成核剂,比如存在于PP中某些颜料和助剂可能会干扰β成核。这种产品也适用于混料商和树脂生产商,其用量可低至0.25%~0.50%。
含有这些母料的挤出PP片材具有很高程度的β晶型,当拉伸成单轴或双轴薄膜时,β结晶转变成α结晶,并产生微孔。这些微孔分散光线,产生不透明的薄膜,依据加工条件的不同,密度可降低12%~40%。
在热成型方面,β晶型PP片材比传统PP片材有更宽的加工窗口,β成核片材可制成白色不透明的容器(见图),这对乳制品非常有利,因为可以减少产生白色的TiO2的用量,通常情况下TiO2用量至少降低50%。
热成型β成核片材也可增大侧壁的厚度,因为β晶型PP比α晶型PP拉伸更均匀,因此在侧壁留下更多的材料。
拉伸过程中产生的微孔导致侧壁密度的降低和厚度的增加,制成的容器具有更高的刚性和最大负载强度,而且βPP片材的加工循环时间也缩短17%。
Mayzo同时发现,注塑时,β成核母料的用量为2%,成型PP部件显著提高了室温下的冲击强度,而对劲度并无影响。


扬子石化成功研制出聚丙烯改性新产品
扬子石化公司研究院根据市场需要,成功研制出聚丙烯改性新产品PPJC50。
聚丙烯改性料PPJC50是在聚丙烯PPF401的基础上进行改性而成的专用料。该产品冲击强度高,表面硬度大,用作计算机的塑料零配件生产等,可替代进口产品。目前,PPJC50已投放市场,经用户使用,其产品性能优良,并受用户好评。

聚丙烯发泡材料的研究进展
泡沫塑料是塑料中含有大量气孔的材料, 与未发泡塑料制品相比, 它具有质量轻、成本低、导热率小比强度高、隔音、能吸收大量冲击能量等优点, 广泛应用于包装、运输、汽车、保温、建筑等材料。在一些工业发达国家, 发泡塑料的生产已经成为一种重要的工业行业。
常见的泡沫塑料主要包括聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)和聚烯烃三大类。其中聚苯乙烯发泡制品难降解、回收困难, 是世界公认的“白色污染”,联合国环保组织已于2005年宣布在全世界范围内停止它的生产和使用。而以聚氨酯为材料的发泡塑料,由于在发泡过程中会产生有毒的异氰酸酯残留物、不能回收, 也限制了它的发展。相对而言,聚烯烃尤其是聚丙烯发泡塑料存在很多优点,比如其具有优良的耐热性(最高使用温度可达130℃),常温下较高的韧性拉伸强度和冲击强度,优异的耐微波性和可降解性以及从挤出发泡到热成型总的加工成本低于发泡PP等,引起了人们的高度重视。作为发泡PS的优良替代品,在日本、美国、德国等世界发达国家得到了大力发展。
然而,与非结晶的PS相比, 结晶PP的发泡温度范围窄,发泡难度大。在熔点以下, 体系黏度大,气泡难以生成,而在熔点以上,体系黏度迅速下降,熔体强度低,导致气体在体系中逃逸难以形成封闭的气泡。同时,在冷却阶段,由于PP结晶放热量大,体系黏度变低,使得形成的气泡可能进一步被破坏。
人们采用了各种方法来改进PP的这种缺点,所有的方法都具有相同的目的,即提高体系在发泡时的熔体强度。目前主要采用的方法有:直接使用高熔体强度PP、化学交联和接枝、共混改性。
1 基于高熔体强度聚丙烯树脂的研究
使聚丙烯具有良好的发泡性能最直接也是最简单的方法就是采用高熔体强度的支化PP 树脂(HMSPP)作为发泡材料或主要组分。支化PP树脂具有比普通PP更高的熔体强度, 它最先由比利时的Montell 公司开发出来并实现工业化,该公司生产的Pro-faxPF-814树脂具有比普通线性PP高出9倍的熔体强度(与普通PP的性能对比见表1)。此后,其它一些国家和公司(如韩国的三星综合化学公司、Chisso America等)也相继开发出了大量的HMSPP产品,目前已在这些地区广泛应用。郦华兴等对国外PP材料挤出发泡的研究进行了报道。对比了线性PP和支化PP的挤出物理发泡性能。在相同的实验条件下,两种材料的发泡特性体现出巨大的差异:线性PP发泡时,即使采用水急冷,气泡的开孔率仍然很高,且泡孔彼此相连,而支化PP的气泡合并现象很少。由此可见熔体强度对发泡性能的影响十分明显。

表1 高熔体强度PP与普通PP的主要性能比较
性能 测试方法 Pro-faxPF-814 普通线性PP
熔体流动指数,g/10min ASTM D1238 2 3
密度,g/cm3 ASTM D1505/792 0.91 0.90
拉伸屈服强度, MPa ASTM D538 40 37
弯曲模量,MPa ASTM D6908 2206 1700
缺口冲击强度(23℃), J/m ASTM D256 27 64
热变形温度(0.45MPa),℃ ASTM D648 135 110
熔点,℃ DSC 168 157

除了直接采用高熔体强度的PP外,为降低成本,可以利用其对普通PP进行共混改性,以达到增加体系熔体强度的目的。刘振龙等以质量分数为10%~15%HMSPP分别与均聚和共聚PP进行共混。采用均聚PP为树脂基体的材料具有较高的刚性,但是发泡倍率以及材料韧性不及以共聚PP体系,这主要是均聚PP较高的结晶度决定的。当在以 HMSPP/均聚PP体系中加入第三组分弹性体乙烯辛烯共聚物(POE)后,可以增加发泡倍率,改善发泡材料的韧性。此外,文章对三种不同的化学发泡剂的发泡效果进行了对比,它分别是HP-20P、EP1755和RA。其中HP-20PEP1755为吸热型发泡剂,一旦受热停止,发泡剂就会停止分解,材料的形态体现为较小的泡孔。而RA属于放热型发泡剂,在没有吸热的情况下仍可能继续分解,导致气泡孔径的增大。
2 基于化学或辐射交联提高熔体强度的研究
2.1 化学交联提高熔体强度
由于我国高熔体强度PP的生产还是空白,为增加熔体强度,国内在PP发泡方面的研究主要集中于PP的化学交联上。王兰等以过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂, 二乙烯基苯为助交联剂研究了发泡PP挤出型材的性能受各组分以及工艺条件的影响,通过设计正交配方实验方案,发现按照用量对制品拉伸强度影响最大的因素分别为:AC发泡剂、交联剂、成核剂以及发泡助剂PbSt。徐志娟等利用发泡剂(AC)、交联剂(DCP)研究了PP在挤出发泡过程中工艺条件的影响, 发现挤出机头的设计对制品的发泡形态有重要影响,如果机头口模设计不合理,导致螺杆和机头之间出现压力损失,很容易引起熔体的提前发泡, 导致熔体在离开机头后爆炸式膨胀而引起熔体破裂。同时,螺杆的转速也对制品质量有很大影响,转速太低,机头处的背压低,容易发生提前发泡,而当其转速过高时,则会产生熔体滑移现象,导致熔体流动的不稳定性,最终产生熔体破裂。从温度方面考虑,一方面温度越高,气体在熔体中的溶解度越低,容易导致提前发泡,另一方面,温度越高,熔体强度会降低,不利于泡孔的形成,因此机头温度应尽可能低。
李迎春等以过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,二乙烯基苯为助交联剂,AC为发泡剂对PP模压板材的发泡进行了报道。他们首先对交联过程进行了研究,发现交联剂和交联助剂的用量直接影响泡沫制品的性能,用量太小,熔体强度不够,用量太大则会产生凝胶化,影响材料加工。在发泡剂的用量与制品性能图上,存在一个最优值,制品的冲击强度首先随发泡剂用量的增加而增加,达到最大值后,性能反而随之下降,这通常是由于发泡剂含量太大,气体体积增加导致气孔破裂引起的。同时,模压时间、压力以及温度都对制品的发泡性能有很大影响:模压时间的长短决定了发泡剂的分解时间,时间太短,发泡剂不能完全分解,而时间如果太长又会导致PP的降解,而模压力和模温则直接关系到熔体的黏度,压力小、气泡的孔径大,会导致气体的逃逸;压力太大的话,外压释放时,熔体无法承受内部气体的高压也会导致气泡的破裂。
方少明采用AC发泡剂,交联剂DPC以及一些偶联剂、发泡成核剂和助发泡剂,对 CaCO3 交联PP复合体系的注射成型进行了研究。大量CaCO3 (80%) 的加入一方面提高了熔体的黏度,有利于气泡的稳定,另一方面针状的CaCO3粒子能有效的阻止裂纹的发展,降低材料对缺口冲击的敏感性。
除了采用常规的交联剂对PP分子进行交联以提高熔体强度外,还可以对PP主链进行接枝。G.J.Nam通过反应挤出接枝,对线性PP和接枝PP的流变学性能和挤出发泡进行了比较,发现长链接枝可以大大提高PP的零剪切粘度 、抗熔垂性和拉伸变硬性。反映在发泡性能上,就使得材料具有更好的泡孔形态和尺寸,以及更高的发泡倍率。黎勇等对接枝改性PP的发泡进行了研究,采用过氧化物作为引发剂、线性不饱和聚酯作为支链,在双螺杆挤出机上进行反应挤出,红外分析表明,接枝率可达89.3%。接枝能改善PP的流变性能,降低结晶度,使熔体强度对温度的敏感性下降,从而拓宽了材料的发泡温度范围。
2.2 辐射交联提高熔体强度
随着核能的和平利用,使通过辐射交联来提高PP熔体强度的方法变为可能,与化学交联法相比,辐射法节能、工艺简单、条件容易控制,是目前唯一已工业化的方法,也是高分子材料绿色化技术的一种发展趋势。
据报道,美国Scheve 和日本Yoshii等人在无氧条件下通过辐射得到了高熔体强度的 PP。我国北京化工研究院也通过辐照交联支化方法成功研制出高熔体强度的PP,它具有比普通PP高 50%以上的熔体强度,发泡倍率可达20倍以上。高键明等采用辐射方法对PP交联改性,并对其发泡性能进行了研究,发现在辐射交联过程中,多官能团敏化剂的种类、浓度、辐射剂量以及辐照后的热处理都对交联度有较大影响,总的来说当敏化剂为 1,6-已二醇二丙烯酸酯(HDDA),含量为 0.3%、辐射剂量为 0.4kGy 时具有最好的交联效果,并且当体系凝胶含量在30%-45%之间时具有最高的发泡倍率(15倍以上) 。熊茂林等在PP中加入1.0%的二官能团单体SR231作为辐射敏化剂,在氮气环境中采用1kGy剂量的Co- γ 射线辐照,结果PP 熔体强度显著提高,且凝胶含量适中。必须注意的是,化学交联或辐射交联受条件影响大,控制不当时,很容易导致分子链的降解或者是出现过度凝胶化,这可能带来材料力学或性能降低的问题。
3 基于对普通PP进行共混/填充改性的研究
除了以上两种获得高熔体强度 PP的途径外,还可以通过共混或复合填充的方式来改善 PP的发泡性能。
目前共混改性当中研究较多的是 PE/PP 体系,PP和PE都为结晶度较高的聚合物,两者不相容,PE含量较少时会作为分散相分散于PP基体中。温度升高时,PE熔点低先融化,PP后融化,使共混物的融程变宽,同时PE的熔体强度高于PP,因而可改进体系的熔体强度。SusanE等在对HDPE PP 体系的发泡和力学性能研究中发现,HDPE(30%)分散在PP中会大大降低体系中PP的球晶尺寸并破坏PP结晶的规整性。
此体系用 CO2饱和后,在175℃下发泡30s,可以得到高质量的泡孔结构,作者认为这与两相之间不相容,界面作用力弱,导致气泡在相界面成核有关。相比而言,单独的PE或PP在此条件下都不能得到好的发泡材。P.Rachtanapun等则对不同熔体指数的HDPE与PP共混体系的发泡性能进行了研究,同样采用先将样品条制备好并用CO2饱和,然后在不同的条件下进行发泡的方法。DSC分析显示,HDPE 的加入,会降低体系中两组分的结晶度,导致体系熔点的降低。在不考虑其他条件的情况下,HDPE/PP(30:70) 体系的发泡性比HDPE PP(50:50)体系好,而最佳发泡条件为 175℃、30s。同时, 高熔体指数的HDPE 对发泡有负面作用,因为过高的熔体指数会使体系在发泡过程中失去必须的强度。因此泡孔形态的好坏、发泡率的高低不仅与发泡的条件有关,还与体系在发泡过程中的熔体强度密不可分。
在PP与填料的混合体系中, 通常认为填料与 PP大分子之间会存在一定的物理或化学相互作用, 在熔融状态下使PP分子之间的滑移相对变得困难,起到增加熔体强度的作用。Takashi Nakjayama等通过对PP纳米粘土复合体系的发泡研究发现,当纯PP(0.2%马来酸酐改性)或含有2%粘土体系进行发泡时,泡孔会随发泡温度的增加而增大,而当粘土的含量达到4%或7.5%后,发泡温度的变化对泡孔尺寸不会产生影响,材料的TEM 照片显示,粘土微纤在泡壁中垂直于径向排列,这导致了泡壁的拉伸变硬,提高了熔体对气体的包裹力,相当于增加了体系的熔体强度。此外,粘土的加入还可以作为异相的发泡成核剂, 提高泡孔的密度。由于发泡是成核与气泡生长相互竞争的过程, 因此对成核行为的研究也显得相当重要。
PP木粉复合体系作为木材的优良替代品,已受到越来越多的重视,而发泡的木粉/PP复合材料比未发泡的材料的密度更小,更接近于真实的木材。
Avndrzej K等对木粉(30%)填充的PP(熔体流动指数10.5)材料的注射成型发泡进行了报道,研究了包括发泡剂种类对泡孔直径和其多分散性的影响、发泡对制品表面粗糙度的影响以及不同熔体指数PP的影响等。从发泡剂的选用来看,放热型发泡剂体系具有最小的泡孔尺寸和气泡间距,并且泡孔尺寸具有最低的多分散性。作者认为这与发泡剂的分解速率密切相关:分解速率慢,势必引起气泡成核数量少,而此后解产生的气体主要进入已经形成的气泡中,这必然导致气泡数量的减少和单个气泡尺寸的增加。在研究熔体指数对发泡形态的影响时,作者比较了熔体指数为10.5 和90 的两种PP的发泡情况,在其它条件相同的条件下,熔体流动指数大的复合材料明显具有更大的泡孔尺寸。此外,由于注射成型时内部气泡压力的作用,使得注射成型发泡制品的表面光洁度比非发泡制品高出70%。
4结语
聚丙烯综合性能优良,价格相对便宜,发泡后能进一步降低成本并拓宽其使用范围,具有巨大的应用潜力和广阔的市场前景。我国PP材料的发泡研究目前主要集中于对普通PP的交联改性、各化学组分配比以及发泡工艺条件的研究上,对发泡过程的理论研究不多。因此,在加快高熔体强度聚丙烯树脂的开发和工业化的同时应对PP发泡材料的发泡过程作更深入的研究。

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