成核劑對聚丙烯性能的影響

石油煉制與化工2006年3月PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEMICALS第37卷第3期成核劑對聚丙烯性能的影響李春光1,池圣賢2(1.湖北華邦化學(xué)有限公司,武漢430074;2湖北省化工研究設計院)摘要研究了成核劑HB2002的用量對聚丙烯性能的影響,并與國內外同類(lèi)成核劑進(jìn)行了對比,結果表明,當成核劑HB2002的用量為0.25%時(shí)聚丙烯的綜合性能最好,透光率高達7.2%霧度低至11.3%,與不加成核劑時(shí)相比,聚丙烯的拉伸強度提高了8.6%,沖擊強度增加了42%,最高結晶溫度提高了4℃。對比試驗結果表明,成核劑HB2002對聚丙烯綜合性能的改善效果與國內外同類(lèi)成核劑相當或更好關(guān)鍵詞:聚丙烯成核劑透明度霧度光學(xué)性質(zhì)1前言成核劑HB2002,山梨醇類(lèi),熔點(diǎn)大于250℃,隨著(zhù)塑料工業(yè)的迅速發(fā)展,聚丙烯(PP)以其湖北華邦化學(xué)有限公司研制;國外對比劑1:山梨機械性能好,無(wú)毒,相對密度低,耐熱,耐腐蝕,易成醇類(lèi)熔點(diǎn)大于260℃,美國進(jìn)口;國外對比劑2:型加工的優(yōu)良特性,廣泛應用于化工、化纖、輕工、山梨醇類(lèi),熔點(diǎn)大于250℃,日本進(jìn)口;國內對比建材、家電、包裝等領(lǐng)域,成為合成樹(shù)脂中增長(cháng)速度劑:山梨醇類(lèi),熔點(diǎn)大于250℃,國內市售最快、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)最為活躍的品種之一。聚丙烯作其它助劑:抗氧劑1010,168、硬脂酸鈣等,市為一種結晶高聚物其晶體結構主要為球晶。等規售。聚丙烯從熔體結晶時(shí)易生成大球晶,制品的抗沖擊2.3樣品的制備及試驗方法性能、透明性和光澤性較差,外觀(guān)缺乏美感,這在一試驗中聚丙烯粉料、成核劑、其它助劑以PP定程度上限制了PP在包裝、醫療器具、日用品等成核劑:抗氧劑:硬脂酸鈣=100:0.25:0.2:領(lǐng)域的應用。成核劑在聚丙烯結晶過(guò)程中起晶核0.5為基礎,改變成核劑種類(lèi)及其用量。原料在高的作用能使聚丙烯均勻地微細化,大大降低聚丙混機中混合均勻后,通過(guò)雙螺桿擠出機熔融共混擠烯結晶體的尺寸,使晶核、微晶數量增多,從而使聚出造粒。造粒后,經(jīng)模壓制成片材。以1mm片合物的物理性能得到改善。本文研究了成核劑材,用分光光度計和光電霧度儀比較其透明性;將HB2002的用量對聚丙烯性能的影響,并與國內外模壓后的片材在CP25型切片機上制成啞鈴形同類(lèi)成核劑進(jìn)行了對比。以WD/5A型電子拉力機測試拉伸性能;在2實(shí)驗部分ZHYW型萬(wàn)能制樣機上制成長(cháng)12mm、寬2.1設備和儀器1.5mm厚6mm的有缺口條狀樣品以XJ5J沖擊SHRC高速混合機,江蘇張家港市星火降解試驗機上測試沖擊強度。設備機械廠(chǎng);SHJ-30雙螺桿擠出機,德國WP公司2.4常溫物理性能的測定制造;ST-100/80塑料注射機,上海塑料機械廠(chǎng);分透光率、霧度參照GB/2410-1980測定;彎曲光光度計:四川儀表九廠(chǎng);zHYW型萬(wàn)能制樣機,性能按GB/9341-2000測定;結晶溫度參照GB/試驗機廠(chǎng);光電霧度儀上海第三光學(xué)儀器廠(chǎng);的94測定;熱變形溫度參照GB/163-92測T1759河北承德實(shí)驗機廠(chǎng);WD/5A型電子拉力機,廣州中國煤化工行測定;沖擊性能的XJJ-5沖擊試驗機,常德試驗機廠(chǎng)。THCNMHG2.2原料與助劑收稿日期:20050628;修改稿收到日期:2005-09-08基料:PPR粉料,乙烯含量為3%的乙丙共聚作者簡(jiǎn)介:李春光(1979—),男,畢業(yè)于湖北大學(xué)高分子專(zhuān)業(yè)物。直從事聚丙烯改性的研究工作石油煉制與化工2006年第37卷3結果與討論低,PP的透明性能較好3.1成核劑HB2002用量對透明聚丙烯性能的5000影響3.1.1成核劑HB2002的用量對聚丙烯拉伸屈服4500強度及斷裂伸長(cháng)率的影響圖1、圖2分別反映了成核劑HB2002的用量對PP拉伸屈服強度及斷裂伸長(cháng)率的影響。從圖1、圖2可以看出,隨著(zhù)成3500核劑HB2002用量的增加,PP聚合物的拉伸屈服強度提高,而斷裂伸長(cháng)率則明顯下降,適宜的成核劑HB2002用量為0.25%。成核劑HB2002的用量,%圖3成核劑HB2002用量對PP沖擊強度的影響850.200250.3015核劑HB002的用量,%0.150.200.25圖1成核劑HB2002用量對拉伸性能的影響成核劑HB2002的用量,%圖4成核劑HB2002用量對PP透明性的影響▲一透光率;■一霧度表1列出了成核劑HB2002的用量對聚丙烯性能的影響。表1成核劑HB2002的用量對PP性能的影響成核劑HB2002的用量,%00.1500.250.300.100.150.200.250.30拉伸強度/MPa36.136.837.439.239.3成核劑HB2002的用量,%斷裂伸長(cháng)率,%153.431.629.828.628.3圖2成核劑HB2002用量對斷裂伸長(cháng)率的影響霧度(1mm),%65224.812.911.311.23.1.2成核劑HB2002的用量對聚丙烯沖擊透光率(1mm),%38.669.7077.277.9強度的影響圖3反映了成核劑HB2002的用彎曲模量/MPa16861929218321902234量對PP沖擊強度的影響。圖3表明,隨著(zhù)成沖擊強度/小m234053982483948504754核劑HB2002用量增加,PP的懸臂梁沖擊強度最高結晶溫度/℃115171819119提高。成核劑HB2002用量在0.20%~0.25%熱變形溫度/℃1091161179119時(shí),PP性能較好。沖擊強度之所以提高,是由從表1及以上討論可知,當成核劑HB2002用于成核劑的加入使球晶尺寸變小,球晶間系帶量為分子數量相應增加,賦予了材料較高的韌性。中國煤化工能最好,透光率高達7加成核劑時(shí)相3.1.3成核劑HB2002的用量對聚丙烯透明性的比CNMHG沖擊強度增加了影響圖4反映了成核劑HB2002的用量對PP42%,最高結晶溫度提高了4℃。透明性的影響。從圖4可以看出,成核劑HB2002另外,值得注意的是,目前常用的成核劑與其用量大于0.20%時(shí),透光率顯著(zhù)提高,霧度明顯降它助劑,如抗氧劑、穩定劑、防老劑同時(shí)使用時(shí),通第3期李春光等.成核劑對聚丙烯性能的影響常表現出比較好的復配性能,有利于發(fā)揮添加助劑表3成核劑對PP熱力學(xué)性能的影響的協(xié)同效應不加HB國外國外國內3.2成核劑HB2002與其它成核劑的性能比較成核劑2002對比劑1對比劑2對比劑3.2.1對光學(xué)性能的影響表2為成核劑最高結品溫度/C1519120118熱變形溫度/℃109HB2002與其它對比劑對PP光學(xué)性能的影響。聚丙烯光學(xué)性能的差異主要取決于結晶形3.2.3對力學(xué)性能的影響成核劑對PP力學(xué)性態(tài),尤其是球晶的大小與結構。據文獻[1]報道,能的影響見(jiàn)表4苯亞甲基山梨糖醇類(lèi)成核劑對于改善聚丙烯透成核劑的加入使聚丙烯內部形成細微化的結明性效果明顯。從表2可以看出,加入成核劑晶,結晶度提高,材料的彎曲彈性模量提高,即材料HB2002后聚丙烯的光學(xué)性能與使用國外對比的剛性增強。當HB200的加入量為0.25%時(shí),聚劑1接近或相當,略好于使用國外對比劑2和國丙烯的彎曲模量從1686MPa增加到2190MPa(見(jiàn)內對比劑表4),這相當于保持相同的彎曲強度時(shí),材料的壁表2成核劑對PP光學(xué)性能的影響厚可以減少近10%3,為要求高強度的薄壁制品的不加國內設計提供了可能。加入成核劑HB2002后,聚丙烯項日成核劑202對比劑1對比劑2對比劑材料的彎曲模量明顯增大,沖擊強度也有大幅度提霧度(1mm),%65.21.310.6高,從3405J/m2提高到4850J/m2,使聚丙烯的應透光率(1mm),%38.677.277.276.274.0用范圍更加廣泛。從表4可以看出,成核劑HB2002注:成核劑用量均為0.25%。表3、表4同與國外對比劑1對聚丙烯的綜合力學(xué)性能改善最322對熱力學(xué)性能的影響表3為成核劑好,而國外對比劑2和國內對比劑稍差。HB2002與其它對比劑對PP熱力學(xué)性能的影響表4成核劑對PP力學(xué)性能的影響聚丙烯在加工條件下的結晶過(guò)程比較復雜。不加HB國外國外國內由于PP為均相成核,晶核的形成過(guò)程是無(wú)規大成核劑2002對比劑1對比劑2對比劑分子鏈段重排進(jìn)入晶格并由無(wú)序變?yōu)橛行虻乃衫鞆姸?MPa弛過(guò)程,這種重排需要克服一定的熱運動(dòng)能壘。斷裂伸長(cháng)率,%153.428.629.328.125.6彎曲模量/MPa16862190219921832046表現在宏觀(guān)性質(zhì)上,就是聚合物達到理論結晶溫擊強度/J·m2340548924709480度時(shí)并不能結晶,只有當溫度降低到低于理論結晶溫度一定值時(shí),才會(huì )大量結晶,也就是說(shuō)要有4結論定的過(guò)冷度才能結晶。這種均相成核往往形(1)當添加成核劑HB2002的用量為0.25%成的晶核少,晶粒大,制品結晶度低,物理機械性時(shí),聚丙烯的綜合性能最好,透光率高達77.2%,能差。加入成核劑后的結晶是非均相成核,由于霧度低至11.3%,與不加成核劑時(shí)相比,PP拉伸成核劑的熔點(diǎn)比聚丙烯的熔點(diǎn)高,聚丙烯在成核強度提高了8.6%,沖擊強度增加了42%,最高結劑表面形成穩定晶核,因此可以在很小的過(guò)冷度晶溫度提高了4C下大量結晶,使表觀(guān)結晶溫度明顯提高,同時(shí)提(2)成核劑HB2002對聚丙烯綜合性能的高了樹(shù)脂的結晶速度,增大了結晶度并使晶粒微改善效果與國內外同類(lèi)成核劑的相當或更好。細化和均勻分布2。由于添加成核劑,聚丙烯結參考文獻晶溫度提高,加之結晶組織的微細化,導致密度提高,熱變形溫度也有所提高,在一定程度上提1翟羽伸,改善聚丙烯樹(shù)脂性能用的成核劑評述,化工進(jìn)展高了樹(shù)脂的耐熱性。從表3可以看出,加入成核2004,23(2):156~1572何曼軍,陳維老,董西俠編高分子物理修訂版,上海:復旦大劑HB2002后的聚丙烯的熱力學(xué)性能與使用國中國煤化工外對比劑1相當,略好于使用國外對比劑2和國3馬內對比劑。CNMHG研究的進(jìn)展現代塑料加:∠一哇D52石油煉制2006年第37卷EFFECT OF NUCLEATING AGENT ON THEPOLYPROPYLENE PROPERTYLi Chunguang, Chi Shengxian(1. Hubei Huabang Chemical Company, Wuhan 430074;2. Hubei Research and Design Institute of Chemical Industry)Abstract The effect of HB2002 nucleating agent on the mechanical and optical properties ofpolypropylene(PP)was studied. The results showed that the best comprehensive property of PP wasobtained with a HB2002 adding dosage of 0. 25%. Under said adding dosage the transmittancy and hazeof the product were 77.2% and 11. 3%, respectively. Comparing with the Pp prepared without addingHB2002, the tensile strength and impact strength of the product increased 8.6%and 42%, respectivelyand the maximum crystallization temperature increased 4C. Test results also concluded that thecomprehensive performance of PP prepared with HB2002 reached the same level or was even better thanthat of Pp prepared with the same type of imported or domestic nucleating agentsKey Words: polypropylene; nucleating agent; transparency; haze; optical propertysfesTasresfasYesTesYesfesfespes嶝嶝啦量,量·廣告目次·北京三聚環(huán)保新材料有限公司封面鎮江金門(mén)實(shí)業(yè)有限公司封二大連石油添加劑廠(chǎng)吉勝?lài)H公司(北京辦事處)封底柏美亞(中國)有限公司彩插-1北京欣博通創(chuàng )新能源技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司彩插-2納爾科工業(yè)服務(wù)(蘇州)有限公司彩插-3浙江佳力科技股份有限公司彩插-4浙江佳力科技股份有限公司彩插-5天華化工機械及自動(dòng)化研究設計院彩插-6深圳市超純環(huán)?？萍加邢薰静什?7上海敏泰科技有限公司彩插-8成都天立化工科技有限公司彩插-9江蘇三星化工有限公司長(cháng)江(揚中)電脫鹽設備公司彩插-10湖北華邦化學(xué)有限公司插-11臨沂市耐火材料廠(chǎng)中國煤化工-12浙江四海噴射真空技術(shù)公司CNMHG大連北方分析儀器有限公司大連特安技術(shù)有限公司69頁(yè)上虞市怡和金屬機械制造有限公司70頁(yè)