无规聚丙烯APP性能及在母料中的应用

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所属分类:塑料文章

无规聚丙烯在行业内的应用已经有将近20年的历史,但是随着聚丙烯聚合催化剂效率的提高,无规聚丙烯副产物越来越少,这几年以埃克森为代表又出现了茂金属催化合成工艺的无规聚丙烯

下面对这几款无规聚丙烯的性能和应用做一个简单的总结和探讨。

1、市面上目前无规聚丙烯的形态和性能

1.1、韩国和辽阳石化大块状无规聚丙烯

这种大块无规聚丙烯在母料中的应用时间最长,按照相对分子量大小可分为高分子量无规聚丙烯与低分子量无规聚丙烯。

高分子量无规聚丙烯分子量较大,是一种弹性体材料,其抗氧化和防老化性能优良,具有良好拉伸和抗冲性能以及光学性能,粘度也比较大,一般在1.5万和10万cp之间,在医疗器械、包装、纤维、薄膜等方面有很好应用前景。

三种形态实拍图-【雪花状】【蝌蚪状】【块状】

低分子量无规聚丙烯粘度在15000到3000cp之间,一般用做热熔胶黏剂、纸张涂料、沥青的改性剂等,应用也非常广泛。

这种无规聚丙烯是典型的聚丙烯主链上其甲基支链是无规随机排列分布的,是非结晶、微带粘性的白色蜡状固体,没有明显的熔点,软化点为70~150℃,平均分子量3000~10000。

缺点:含水,含水量5-17%,批次物性不稳定,因为石化厂生产不同型号的聚丙烯副产物粘度和分子量不同,造成批次物性和粘度波动大,残留催化剂和小分子物质有气味。

1.2、埃克森茂金属催化无规聚丙烯

埃克森茂金属催化无规聚丙烯分子结构为乙烯丙烯无规共聚,其中乙烯含量9-15%,透明颗粒,分子量高,分子量分布窄,是一种高分子量的弹性体,因而具有优良的拉伸和抗冲性能,不同牌号常温状态有粘性。

目前根据分子量有以下三个牌号8380、8780、8880,一般以POE作为材料名称。

2、无规聚丙烯的应用领域

目前工业化的低分子量的无规聚丙烯因其具有良好的粘附性和相容性得到广泛应用。

2.1、用于沥青及其防水卷材改性。无规聚丙烯与沥青有良好的相容性能,可以加入沥青中,用于提高其高温性能。用无规聚丙烯改性的沥青材料改善了沥青在高温下抗流延性,低温下的抗龟裂性能,提高了沥青自身的曲挠性、韧性和内聚力,并且提高了其产品利用率,可以广泛应用于路面的铺设以及防水卷材中

2.2、用于填充母料。由无规聚丙烯和纳米碳酸钙制成填充母料。利用聚烯烃树脂与无规聚丙烯良好的相容性,在聚烯烃产品的加工中添加该母料后,能够明显提高被填充材料的韧性、弹性、塑性,还能有效降低生产成本。

2.3、因无规聚丙烯具有良好的粘附性和相容性,所以可大量用于生产热熔胶、胶粘材料、橡塑和电子绝缘材料、改性涂料、防水纸、房屋嵌缝剂、密封材料、管道防腐涂层等。

另外,还可以对无规聚丙烯进行交联、氯化等化学改性,进一步提高其性能拓宽其应用。

3、埃克森高分子量无规聚丙烯应用

相对高分子量无规聚丙烯具有透明度高、弹性好、刚性强度好、抗蠕变性能在较高温度下表现良好的特点, 有效改善了等规聚丙烯的“低温冷脆性” ,近年来得到了越来越多的应用。 由于等规聚丙烯与无规聚丙烯相似的分子结构和良好的相容性,将等规聚丙烯与无规聚丙烯共混,改善等规聚丙烯在室温下的韧性和延展性是一种良好的方法。

通过接枝引入极性基团对无规聚丙烯进行改性,可以显著扩大其应用。常采用的方法有溶液接枝、熔融接枝和固相接枝、超临界CO2流体改性接枝等。特别是近年来发展起来的利用超临界CO2流体技术进行聚合物改性的新方法。此技术可以使无规聚丙烯接枝马来酸酐的最大接枝率达5.1%,双组分接枝产物的最大接枝率为10.8%,而不降低无规聚丙烯的热性能。无规聚丙烯用马来酸酐接枝改性制得的无规聚丙烯钴离聚体膜,能促进输送CO2气体,具有较好的CO2渗透系数和CO2/N2分离系数,具有较好的使用强度,应用前景良好。

4、无规聚丙烯在母料应用中的特性

4.1、无规聚丙烯相比传统的聚乙烯蜡粘度高,无析出,对螺杆剪切不敏感,特别是无纺布填充领域,如蜡小分子加的多会造成熔体强度下降,滴浆现象发生。而添加无规聚丙烯因其相对聚乙烯蜡粘度高,具有出色分散性和丙烯相容性,耐温性和稳定性,从而提高母料稳定性。

4.2、无规聚丙烯出色的流动性,熔指往往1000+,特别是现在高扭矩双螺杆,三螺杆,连续密炼设备,这种追求高产量的设备对流动性要求越来越高,无规聚丙烯恰恰可以满足他们对流动性的要求,特别是连续密炼设备剪切力弱时间段,对熔体的流速和分散性要求很高,如果用蜡来提高往往制品不符合质量要求,这时候熔指高达1000的APP正好可以提供帮助。还有一些时间比较长的双螺杆,磨损严重,套筒间隙大,剪切力弱,这时APP出色的流动性正好可以匹配他们的剪切力无需过多剪切就可以做到很好的分散。厂家越来越追求产量,这时候塑化能力,粉体的包覆能力必须跟上,APP可以满足。

4.3、高浓度无载体色母和母料中的应用,更离不开APP出色的流动性和包覆性,APP在母料中的应用靠的是他天然的物性,高流动性,无析出,和聚烯烃出色的相容性。在超高浓度色母和无载体色母中APP可以利用其流动性和包覆能力让设备运转无需过多剪切,产品分散可以做的更好,浓度提高成为可能。

5、APP、PPR、IPP的区别

无规聚丙烯APP是均聚物,是相对等规聚丙烯、间规聚丙烯来说的。

无规共聚聚丙烯PPR是共聚物,采用的是少量无规共聚的方式,无规共聚相对的是嵌段共聚PPB。

具体的说,按照单体种类的不同,聚丙烯主要分为均聚聚丙烯(H-PP)和共聚聚丙烯(Co-PP)。其中,按照主链上碳原子的不对称性所造成的叔碳上甲基空间排布方式的不同,又可将均聚聚丙烯分为等规立构聚丙烯(IPP)、间规立构聚丙烯(SPP)和无规立构聚丙烯(APP)。根据共聚合工艺和共聚单体含量的不同,共聚聚丙烯也可分为无规共聚聚丙烯(PPR)与嵌段共聚聚丙烯(PPB)。

APP 具有结晶度低、熔点低、耐化学性、抗湿性良好等特点。由于等规的可结晶链段结成的微晶起到物理交联的作用,使之具有良好的弹性和机械性能,因而APP又是一种新型的热塑性弹性体。目前APP主要应用于热熔胶粘剂、涂料、改性水泥、防水卷材、高分子加工助剂等领域。

PPR也称三型聚丙烯,是由乙烯(约1%~7%)和丙烯(约99%~93%)同时进行聚合而合成的。由于共聚单体的引入,分子链的柔顺性得以增加,但链段规整性降低又导致PP结晶度降低,因而PPR的透明性、冲击强度均优于IPP,比IPP更易进行热熔接,但刚度、强度、硬度低于IPP。PPR可广泛用于管材、片材、日用品、家用电器部件、包装材料以及薄膜等领域。

 

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