透明聚丙烯成核剂的种类及其应用泰安

透明聚丙烯成核剂的种类及其应用

透明聚丙烯成核剂的种类及其应用 2011： 聚丙烯(PP)由于具有良好的机械性能、无毒、相对密度低、耐热、耐化学药品、价格低廉、容易加工成型等特点，获得了广泛的应用。但是，PP是部分结晶的树脂，在通常的生产条件下获得的球晶体积大，结晶不完善，在球晶的界面有很大的光散射，造成制品的透明性下降，为了满足某些产品对透明性的要求，需对PP进行透明改性。透明PP与其他一些常用的透明材料相比，具有透明度、光泽度优异，质轻价廉，刚度及综合性能好，可回收及有较高的热变形温度(一般大于110℃)，使之获得了广泛的应用。 1 透明PP的生产技术目前，已工业化的透明PP生产技术主要有3种：(1)在PP树脂中加入透明成核剂；(2)利用Z-N催化剂生产无规共聚PP；(2)采用茂金属催化剂生产高透明PP。 2 透明PP成核剂的种类及应用2.1无机类透明成核剂无机类透明成核剂主要是指滑石粉、二氧化硅、云母等。这类透明成核剂价廉易得，少量使用能提高制品的透明度，但在PP中分散困难，并且对光线有屏蔽作用，用量太大会影响制品的透明度，因而限制了其大量应用。 这类成核剂的成核机理：当PP从熔体结晶时，成核剂表面作为给电子体与PP的甲基形成氢键，PP片晶分子链在成核剂的表面生长，在PP熔体和成核剂的表面之间形成穿晶区域，X射线衍射研究表明PPα轴沿结晶生长方向取向，b轴与成核剂的c轴相一致；成核剂的晶胞结构与PP的晶胞结构一致。DeMedeiros等通过对等规PP/滑石粉体系的动态结晶研究发现，滑石粉是一个高效成核剂，随成核剂用量的增加，成核效率和结晶温度提高，但在高的降温速率下成核效率下降。 2.2有机类透明成核剂2.2.1芳基磷酸盐类透明成核剂该类成核剂最早是由日本旭电化公司开发的。根据开发于天然产物松香，无味、无毒、无刺激，具有高度的生物安全性，对环境无污染，完全克服了DBS类成核剂在使用过程中易发生降解释放出母体醛而产生气味的问题，可以广泛地应用于化妆品包装、食品包装、医药包装等，是塑料加工助剂中1种性能优异的新品种。该成核剂最早的商业化品种是日本荒川公司的PinecrystalKM-1300和KM-1500，KM-1500比KM-1300具有更好的力学性能；1999年，又推出了KM-1300的替代品KM-1600，成核效率更高。 LiChun-cheng等研制了以天然松香为起始物的成核剂，发现这类成核剂可以有效地减小PP的球晶尺寸，降低制品雾度，提高制品的透明度、热变形温度和结晶温度，缩短制品的成型周期，并且可以改善制品的机械性能，特别是弹性模量，制品的缺口冲击强度由于细晶强化效应而上升。并且所制透明PP无毒，无味，可用于医药和食品包装。成核剂的加入提高了PP成核界面自由能，但它增加了体系中的晶核数量，从而提高了总的结晶速率。WangHui等研究了脱氢枞酸、脱氢枞酸钾和脱氢枞酸钠共晶体对PP结晶过程和性能的影响，发现这种共晶体比单独使用脱氢枞酸钾或脱氢枞酸钠的效率更高，成核后制品的结晶温度和热变形温度提高，力学性能得到改善，球晶尺寸减小，透明度提高。 2.2.5支化酰胺类透明成核剂Blomenhofer等报道了一种新的有机透明成核剂。这是一种新型的支化酰胺类透明成核剂，特点是中心为一种对称星形取代苯基酰胺，而支链可以根据需要来调整。这类成核剂的透明改性效果非常显著，但由于起始单体的不同效果略有差异；不同的取代基效果不同。当其他基团相同时，酰胺基团的连接方式对成核效果有很大影响，酰胺中的氮原子直接连接在苯环上时透明改性效果最佳，连接在苯环上的氮原子越多，透明改性效果越好，其中以1,3,5-三叔丁酰胺基苯的透明改性效果最好。该类成核剂的透明改性效果优于DMDBS，在用量为0.15%(质量分数)时，PP的雾度降低了50%-70%，结晶起始温度提高了6-14℃。而且，这类成核剂解决了普遍困扰前几类成核剂在基体树脂中的分散差、引起制品的黄变以及制品产生异味等难题，因而得到广泛的关注。 2.3聚合物型透明成核剂聚合物型成核剂的本质是一些高熔点的聚合物，主要是聚乙烯基环烷烃类化合物，主要的品种有聚乙烯基环丁烷、聚乙烯基环己烷、聚乙烯基环戊烷、聚乙烯基-2-甲基环己烷、聚3-甲基-1-丁烯等。 Lee等把一系列聚合物作为成核剂添加到等规PP中去，研究了对PP结晶的影响，结果表明聚环戊烯的效果最好，它的成核效果优于典型的有机成核剂，随着聚环戊烯的加入，PP结晶温度和结晶度升高，结晶速率加快，球晶体积明显减小，透明度显著提高。并且发现成核剂在基体中并不一定要以固体形式存在，成核剂与基体的相互作用对提高成核效率有很大的影响。 尽管聚合物型成核剂有诱人的前景，但尚未见商品化产品面世，仅见于一些专利报道。由于这类成核剂复杂的结构和作用机理，至今未见有关于其成核机理的研究报道。 3 结语随着市场对透明PP的认同，PP的透明改性是目前改性的热点之一，由于具有成本低，能在传统的成型设备上进行加工等优点，透明PP和传统的透明材料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等相比有较大的优势，其需求量不断上升。国内目前通用低性能PP品种较多，市场趋于饱和，但高附加值的高透明性PP产量较少，这与国内透明成核剂的研究及开发较为落后，与国外先进水平相比有很大的差距有密切的关系，因此立足于我国的国情，开发一些高效、多功能化且成本低廉的透明成核剂有着重大的现实意义。(end)

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