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当透明聚丙烯及透明成核剂的生产可行性研究下

发布时间:2021-09-10 08:50:00 阅读: 来源:书立厂家

透明聚丙烯及透明成核剂的生产可行性研究(下)

3.2 提高PP透明性的方法

根据上述原理,可通过以下方法来控制PP的形态结构,达到降低结晶度、控制结晶质量(包括晶型、球晶含量、晶体尺寸、晶体规整性等)、降低光散射作用等目的。

3.2.1 添加透明剂

添加透明改性剂就是在PP中加入某些小分子物质以提高其透光率、折光指数。实验证明,改性剂的加入量与透光率成抛物线变化,这主要是因为,改性剂太多时,对结晶度增长的影响程度大于降低晶体尺寸的影响程度,反而使透光率降低。

3.2.2 聚合物共混透明改性

聚合物共混透明改性是在PP中混入其它树脂而达到增透的目的。其原理同成核剂相似,共混物也起到一种异相成核的作用而降低晶体的尺寸。

3.2.3 双向拉伸透明改性

对PP薄膜进行双向拉伸可通过强制性的拉伸力破坏制品中原有的结晶颗粒,而使制品中的晶体尺寸变小,从而提高透光率。

3.2.4 控制加工工艺条件提高透光性

工艺条件控制也是一种非常有效的透明改性方法。其中,加工温度和冷却温度是影响较大的两个工艺条件。

在保证聚合物为熔融状态的情况下,加工温度越低,残留于熔体内的原有晶核会越多,起到成核剂的作用,使结晶尺寸变小,提高透明性。

而冷却温度越低,冷却越快,熔体迅速通过结晶区,结晶度越低,球晶尺寸越小,越有利于透明性的提高。

此外,成型过程中的取向会增大制品的双折射,因此必须加以克服。

在上述尽可能使其轴线位于1条直线上几种方法中,添加透明剂是最有效的一种方法,这是因为其技术难度较低,灵活性好,简单易行,该方法已经成为目前提高PP透明性最常用、最活跃的使用方法。自70年代中期,日本人Hamad发现在PP中添加透明剂可以提高其透明性和光泽度,而且经增透的PP热变形温度、刚性及屈服强度高,结晶速度快,加工周期短。从此,这一技术在世界范围内得到普遍采用,并于80年代初实现透明PP的商业化,随后许多国家采用加入高效透明剂的方法生产出了高透明、高光泽、刚性、韧性优良的PP树脂。据资料统计,1991年至1996年间,透明PP制品的增长速度高出常规PP制品7%-9%。目前,美国几乎实验报告应包括以下主要内容:所有的PP生产厂至少生产一个牌号的透明聚丙烯树脂。近年,虽有报道德国BASF公司和Hoechst公司的联合公司Targor公司采用茂金属催化剂生产高透明PP树脂(Metocene X50081),透明塑料吹膜机行业更是跟上时期步伐度与PS相当,但大多数厂家仍以采用透明剂生产透明PP为主,如Amoco Polymer公司开发的高透明PP系列(Acclear),就是采用Milliken化学品公司的透明包装技术(使用透明剂)。

4 成核透明添加剂的生产现状

据文献报道,近年来国内外许多企业对PP成核剂的研究和开发相当活跃,已经商品化的品种也很多。可分为无机物和有机物两大类,无机成核剂为滑石粉、碳酸钙等一类物质;有机类成核剂一般是指低分子量的有机化合物,主要有脂肪羧酸金属皂、山梨醇衍生物、芳香族羧酸金属皂和有机磷酸盐等。

无机类成核剂价廉实用,但对PP的透明性、表面光泽等改善效果很差,不适合用于高档制品的生产;有机类成核剂中,芳香族羧酸金属皂的价格也较低,对PP的透明性有一定的改善作用,但与PP的相容性差,容易在塑料加工设备中结垢。山梨醇衍生物类与有使用寿命短等问题机磷酸盐类等成核剂对PP的透明性有显著的改进作用,因此将这些成核剂称为成核透明剂或透明剂。通过比较,山梨醇衍生物类对PP透明性的改进性能优于有机磷酸盐类,而且与PP相容性好,有机磷酸盐类价格较高,并且在PP中的分散性较差,在实际应用中有一定的局限性。因此,山梨醇类衍生物已成为国内外开发最活跃、品种最多、产销量最大的一类PP成核透明剂。

目前世界范围内较大的透明剂生产商主要有:Milliken(美国)化学品公司、New Japan Chemical(日本)、EC化学品公司(日本)、三井东亚公司(日本)、Ciba(瑞士)公司等。

国内聚丙烯的生产量和消费量呈现逐年上升趋势。1992年的国内聚丙烯生产量为722kt/a,进口量为624kt/a,表观消费量为1240kt/a。到1998年,国内聚丙烯的产量为2033kt/a,进口量为1544kt/a,表观消费量3549kt/a,预计到2005年国内对聚丙烯的需求量可达到6953kt。国内透明聚丙烯的应用目前仅局限于薄膜、片材、杯子、微波炉炊具及其少量的注塑制品等,保守估计2000年全国的透明聚丙烯需求量在100kt/a,预计2005年的需求量为kt/a,即透明聚丙烯仅占国内对聚丙烯需求量的2.8%-4.3%。随着透明聚丙烯领域的不断拓宽,还会进一步增长。如果按照添加量0.4%计算,到2005年,国内对透明剂的需求量为t/a。因此透明剂已形成了市场规模,具有广阔的市场前景。但国内现有装置的生产规模不足100t/a,如山西省化学研究所、湖北省树脂研究所等所建的均为中试生产装置,产量远远满足不了国内的需求,生产透明PP的厂家所用透明添加剂仍主要依赖于进口,要适应未来塑料工业的快速发展,在产品结构、内在质量和规模效益等方面还有大量工作要做,特别是对今后高效透明剂的开发和生产,应成为今后发展的重点。

5 结束语

国内透明聚丙烯的市场已经启动,国外厂商正千方百计抢占国内市场,因此应抓住机遇,加大国内透明PP的生产开发步伐,进一步拓展透明聚丙烯的应用领域。同时,透明剂对提高聚丙烯制品的透明性至关重要,透明剂在聚合物助剂市场呈现产销两旺的势头,产品开发和应用技术研究也很活跃,市场对透明剂的需求也在不断上升,这对于透明剂大部分依靠进口的中国企业来说既是一个巨大的挑战,也是一个巨大的机遇。因此,加大国内透明剂的生产开发步伐,迅速开发高效透明添加剂、提高产品质量、增加品种具有重大的意义。另外,还应进一步拓展其应用领域,力争尽快形成较大的透明剂生产能力,满足用户的需求,这样不仅可实现PP透明添加剂的国产化,降低企业的生产成本,还可提高企业的产品质量和市场竞争力。

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