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乐通lt118-捏炼机:聚丙烯改性向工程化高性能化发展

发布时间:2018-05-20 21:53:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

泰州科德橡胶机械-捏炼机2018年5月20日讯 聚丙烯(polypropylene,简称PP)是由丙烯单体经自由基聚合而成的聚合物,因疲劳强度极好,俗称百折胶。按PP的不同结构,可分为等规PP 、间规PP(又称茂金属 PP)和无规PP ,用量大者等规PP,占PP用量的90%以上。PP性能优良,用途广泛。其电绝缘性和耐化学腐蚀性优良,力学性能和耐热性在通用热塑性塑料中高,耐疲劳性好,因此广泛应用于汽车工业零配件、电子电气、包装材料、管材管件、中空包装和日用品等,尤其在汽车配件中用量居车用塑料第一。但令人遗憾的是,由于PP的低温脆性大(脆性温度-35℃ )、耐老化性差和线膨胀系数大等因素,限制了其应用范围的扩展,需对其进行改性才能提高力学性能和物理性能,扩大应用领域。改性通常是指通过填充、共混、增强等手段来提高塑料的性能,使通用塑料高性能化和低成本化改性方法有物理改性、化学改性和其他方法改性,其目标和发展趋势是通用塑料工程化、工程塑料高性能化。


1物理改性


填充改性


通常采用碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅藻土、云母粉(Mica)、硅灰石等无机填料以及木粉、稻壳粉、玉米芯、花生壳粉等进行填充改性。为了达到满意的效果,需考虑填料的种类、粒径、粒度以及填料在PP中的分散性、填料和PP的界面作用等。填料的形态、粒度及表面结构不同,则填料发挥的作用也不同。PP物理改性的各种方法(包括共混、填充、增强),PP物理改性的各种方法(包括填充、共混、纳米材料)。


2  共混改性


共混改性是指两种或两种以上的聚合物无机材料以及助剂,在一定温度下进行的机械掺混,终形成宏观均匀一致,即“宏观均相,微观多相”,使其物理性能、力学性能有明显的改善。共聚 PP是提高其韧性有效的方法,但这种方法适合于规模化生产,不适合于小批量、多品种要求的市场。PP的共混改性具有投资少、操作简便、周期短的特点,尤其适应于生产批量小、品种变化快的改性塑料市场。使用双螺杆挤出机和高速、低速混炼机以及密炼机等设备,添加偶联剂、分散剂、润滑剂、增塑剂、增容剂、成核剂和荧光增白剂等各种助剂,将其混炼成与原树脂具有不同性能的新材料,又称塑料合金(Plastic Alloy )。目前PP的共混技术采用反应型相容剂,可大幅提高基材的韧性和强度。 MAH(马来酸酐)和EVA (乙烯 - 乙酸乙烯酯)是与PP接枝共聚中常用的增容剂。增韧主要有橡胶或弹性体增韧、热塑性塑料增韧、无机刚性粒子增韧、纳米粒子增韧、晶须增韧和其他聚合物增韧。通常与PP共混改性的高聚物有PE、PA、PET、EPDM、EVA、SBS、POE等。常见的有PP/PE、PP/ EVA、PP/EPR、PP/三元乙丙橡胶/无机粒子、PP/SBR、PP/SBS、PP/mPOE、PP/UHMWPE、PP/mPE、PP/POE/无机粒子等体系。热塑性塑料与弹性体协同增韧,即有PP/PA6/mPOE、PP/HDPE/ mPOE增 韧体系。


增强增韧改性


PP的增强改性材料主要是玻璃纤维及其制品,此外还有碳纤维、有机纤维、硼纤维和晶须等。在玻璃纤维中应用较多的是无碱玻璃和中碱玻璃纤维,其中无碱玻璃用量大。为了提高复合体系的物理性能和力学性能,添加有机硅烷偶联剂,能使玻纤与PP良好相容。


2 化学改性


共聚改性


共聚改性是采用高效催化剂在聚合阶段进行的改性。当丙烯进行聚合时,可通过加入烯烃类单体进行共聚,生产无规共聚物、嵌段共聚物和交替共聚物等共聚物,以提高均聚 PP的冲击性能、透明性和加工流动性。茂金属催化剂应用于 PP嵌段共聚。茂金属是由过渡金属与环状不饱和结构茂环组成的配位有机金属络合物,与传统的Ziegler - Natta催化剂的主要区别在于活性点位的分布。催化剂有多个活性点,有时易受单体配位作用和聚合条件的影响,合成得到的聚合物支链多。茂金属催化剂中的各组分形成的络合物是以几何形状受到限制的过渡金属作为单一活性中心,从而能精确控制相对分子质量及其分布、共聚单体含量及其在主链上的分布和晶型结构。利用茂金属催化剂制得的间规PP(sPP)的熔点比等规PP(iPP)低5~10℃ 的结晶聚合物,其微晶极小,具有优异的透明性与光泽,刚性和硬度仅为普通iPP的一半,玻璃化温度几乎与iPP相同,但冲击强度为iPP的2倍。采用乙烯丁烯、己烯、苯乙烯等共聚单体和丙烯单体进行交替共聚,或在 PE 主链上进行嵌段共聚,或进行无规共聚等方法,可以得到性能优良的共聚改性PP。


交联改性


PP交联的方法可采用有机过氧化物、氮化物(化学交联)和辐射交联等。 PP经交联后赋予其热可塑性、高硬度、良好的耐溶剂性、高弹性和优良的耐低温等性能。交联后PP与未改性PP材料相比,耐低温和抗冲击性显著提高,从而拓展了PP在工程材料领域的应用。

聚丙烯改性技术的研究是高分子材料科学领域内的一项长期和极富挑战性的工作,也是一个前景十分广阔的研究领域。通过改性,可以改善PP的性能,扩大其应用范围。随着现代科技的发展,无机材料的纳米化和纳米技术的应用、相容剂、接枝剂和成核剂等新品的不断涌现以及塑料合金化技术、原位反应挤出工艺改性和成型的发展,都为PP的改性开辟了广阔的研发空间。PP的改性技术正在向功能化和高性能化方向发展,如:PP与通用工程塑料改性及功能化。随着聚丙烯改性技术的不断发展和完善,必将研发成功品种更多、性能更好的PP材料,以满足各种工程材料的使用要求。


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