β晶型聚丙烯及其應(yīng)用

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1、β晶型聚丙烯及其應(yīng)用綜述合成樹(shù)脂及塑料,2009,26(2):81CHINASYNTHErnCRESINANDPLASTICSl3;晶型聚丙烯及其應(yīng)用袁偉衡郭敏劉軼群伸國(guó)石油化lT股份有限公司北京化工研究院,北京,100013)摘要:闡述了B與晶型聚丙烯(PP)性質(zhì)上的差別,PP分子結(jié)構(gòu)對(duì)13成核PP增韌效果的影響以及B晶型PP較d晶型PP韌性提高的微觀(guān)機(jī)理,綜述了PP用日成核劑的特點(diǎn),發(fā)展和應(yīng)用,介紹了p晶型PP在纖維,薄膜,玻璃纖維增強(qiáng)PP以及管道系統(tǒng)等方面的應(yīng)用.關(guān)鍵詞:B晶型聚丙烯B成核劑聚丙烯纖維聚丙烯薄

2、膜中圖分類(lèi)號(hào):TQ325.1+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002—1396(2009)02-0081—04聚丙烯(PP1具有機(jī)械性能好,無(wú)毒,耐熱,耐化學(xué)藥品腐蝕,相對(duì)密度低及容易加工成型等特性,應(yīng)用廣泛(大到城市的給排水系統(tǒng),小到各類(lèi)包裝,其中管道系統(tǒng),纖維,食品包裝的應(yīng)用非常成熟).PP的晶型是影響其各類(lèi)制品性能的關(guān)鍵因素之一.隨著結(jié)晶條件不同,PP可形成僅,B,^y,8和擬六方等5種晶型結(jié)構(gòu).這些晶型結(jié)構(gòu)的差別在于螺旋鏈的不同幾何堆砌.0【晶型PPfoc—PP)是熱力學(xué)穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu):13晶型PP([3一PP

3、1是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定而動(dòng)力學(xué)準(zhǔn)穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu),通常情況下由加入成核劑形成.1Ot—PP與13一PP的性質(zhì)將PP熔融后自然冷卻得到Ot—PP,添加B成核劑后,PP的晶型由單斜晶體結(jié)構(gòu)的Or.晶型向六方晶體結(jié)構(gòu)的B晶型轉(zhuǎn)變.這種轉(zhuǎn)變導(dǎo)致晶胞密度降低,熔點(diǎn)降低,一定結(jié)晶溫度范圍內(nèi)結(jié)晶速率的提高以及在加熱和應(yīng)力條件下晶型的不穩(wěn)定llI.B—PP球晶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有一種完全不同于Ot—PP的束狀晶片聚集狀態(tài)[21,球晶之間沒(méi)有清晰的界限,受到外力拉伸或沖擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生微孔,吸收沖擊能量并有效減緩或阻止裂紋的發(fā)展13,41:若在纖維

4、或薄膜中制造出微孔.則能降低密度.提高染色及可印刷性,并對(duì)力學(xué)性能無(wú)較大影響.研究報(bào)道I5表明.與未添加成核劑PP或僅一PP相比,B—PP的沖擊韌性有較大提高.GreinfB研究并報(bào)道了PP分子結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)B成核劑增韌PP效果的影響.(1)相對(duì)分子質(zhì)量的影響:在常溫下.p成核劑對(duì)PP具有較好的增韌效果,對(duì)熔體流動(dòng)速率(MFR)7~超過(guò)2lOmin的試樣,簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度可提高1倍以上,但隨MFR的增加,這種效果逐漸減弱;在低溫(一2O℃)下,B成核劑顯示的增韌效果明顯減弱,當(dāng)MFR大于2g/lOmin后,B—PP的

5、缺口沖擊強(qiáng)度與純PP基本相同.(2)相對(duì)分子質(zhì)量分布(MWD)的影響:對(duì)于MFR同為8.5g/10min,MWD分別為5.9和3.4的2種均聚PP(D較窄的試樣采用過(guò)氧化物降解制備),添加同樣質(zhì)量份的B成核劑后,兩者的沖擊韌性提高的幅度相當(dāng).但由于MWD窄的試樣彎曲模量較低,因此,研究者認(rèn)為,相對(duì)于同MFR,寬D的試樣而言,在過(guò)氧化物降解牌號(hào)中使用B成核劑不具有實(shí)用價(jià)值.(3)PP基體中乙烯單體含量的影響:實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,B成核劑對(duì)于均聚PP的增韌效果最為明顯.當(dāng)PP與不同含量的乙烯單體無(wú)規(guī)共聚合后.增韌效果隨乙烯單

6、體含量的增加而減弱.在實(shí)驗(yàn)采用的成核劑添加量下,MFR為210min的均聚PP試樣韌性提高75%;含有4.6%(摩爾分?jǐn)?shù).下同)乙烯的無(wú)規(guī)共聚試樣僅提高20%;而含有8.3%乙烯的無(wú)規(guī)共聚試樣的沖擊韌性沒(méi)有提高Grein等[91通過(guò)電子顯微鏡觀(guān)察提出B成核劑使PP沖擊強(qiáng)度提高的微觀(guān)原理.Of.成核劑改性PP的斷裂面光滑,無(wú)應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象;而B(niǎo)—PP的斷裂面有應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象,主要由密集的,近似平行的裂紋構(gòu)成,裂紋交織在一起,在斷裂面附近形成一收稿日期:2008—10—28;修回日期:2008—12—26.作者簡(jiǎn)介:袁偉衡

7、,1984年生,在讀碩士研究生,主要從事聚丙烯改性研究.聯(lián)系電話(huà):(010)59202169;E—mail:yuanweiheng@brici.ac.cn.合成樹(shù)脂及塑料2009年第26卷個(gè)連續(xù)的纖維結(jié)構(gòu).這說(shuō)明13晶型獨(dú)特的束狀聚集體在材料受到?jīng)_擊力時(shí)可引發(fā)銀紋.吸收大量的沖擊能.同時(shí),由于裂紋之間應(yīng)力場(chǎng)的相互干擾.又可阻止裂紋的進(jìn)一步發(fā)展,提高材料的韌性.由于B—PP再次受熱后易轉(zhuǎn)變成C/.一PP,在實(shí)際使用中,13一PP的熱穩(wěn)定性是較為關(guān)注的問(wèn)題.秦亞偉等[1Qn1分別使用稀土類(lèi)和酰胺類(lèi)成核劑改性PP.經(jīng)過(guò)多

8、組實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:經(jīng)歷多次熱處理后,13一PP的相對(duì)含量基本不變,顯示出13一PP具有良好的加工穩(wěn)定性.此外,相對(duì)僅一PP,B—PP具有優(yōu)良的抗腐蝕性(由于結(jié)晶度高且晶粒細(xì)小),突出的耐長(zhǎng)期蠕變性和抗應(yīng)力開(kāi)裂性,優(yōu)異的耐壓性,耐表面磨損性和易焊接性等使B—PP更加受到青睞.213成核劑目前,獲得13一PP的方法主要有:(1)溫度梯度法;(2)剪切取向;(3)加