成核剂对聚丙烯性能的影响

石油炼制与化工2006年3月PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEMICALS第37卷第3期成核剂对聚丙烯性能的影响李春光1,池圣贤2(1.湖北华邦化学有限公司,武汉430074;2湖北省化工研究设计院)摘要研究了成核剂HB2002的用量对聚丙烯性能的影响,并与国内外同类成核剂进行了对比,结果表明,当成核剂HB2002的用量为0.25%时聚丙烯的综合性能最好,透光率高达7.2%雾度低至11.3%,与不加成核剂时相比,聚丙烯的拉伸强度提高了8.6%,冲击强度增加了42%,最高结晶温度提高了4℃。对比试验结果表明,成核剂HB2002对聚丙烯综合性能的改善效果与国内外同类成核剂相当或更好关键词:聚丙烯成核剂透明度雾度光学性质1前言成核剂HB2002,山梨醇类,熔点大于250℃,随着塑料工业的迅速发展,聚丙烯(PP)以其湖北华邦化学有限公司研制;国外对比剂1:山梨机械性能好,无毒,相对密度低,耐热,耐腐蚀,易成醇类熔点大于260℃,美国进口;国外对比剂2:型加工的优良特性,广泛应用于化工、化纤、轻工、山梨醇类,熔点大于250℃,日本进口;国内对比建材、家电、包装等领域,成为合成树脂中增长速度剂:山梨醇类,熔点大于250℃,国内市售最快、新产品开发最为活跃的品种之一。聚丙烯作其它助剂:抗氧剂1010,168、硬脂酸钙等,市为一种结晶高聚物其晶体结构主要为球晶。等规售。聚丙烯从熔体结晶时易生成大球晶,制品的抗冲击2.3样品的制备及试验方法性能、透明性和光泽性较差,外观缺乏美感,这在一试验中聚丙烯粉料、成核剂、其它助剂以PP定程度上限制了PP在包装、医疗器具、日用品等成核剂:抗氧剂:硬脂酸钙=100:0.25:0.2:领域的应用。成核剂在聚丙烯结晶过程中起晶核0.5为基础,改变成核剂种类及其用量。原料在高的作用能使聚丙烯均匀地微细化,大大降低聚丙混机中混合均匀后,通过双螺杆挤出机熔融共混挤烯结晶体的尺寸,使晶核、微晶数量增多,从而使聚出造粒。造粒后,经模压制成片材。以1mm片合物的物理性能得到改善。本文研究了成核剂材,用分光光度计和光电雾度仪比较其透明性;将HB2002的用量对聚丙烯性能的影响,并与国内外模压后的片材在CP25型切片机上制成哑铃形同类成核剂进行了对比。以WD/5A型电子拉力机测试拉伸性能;在2实验部分ZHYW型万能制样机上制成长12mm、宽2.1设备和仪器1.5mm厚6mm的有缺口条状样品以XJ5J冲击SHRC高速混合机,江苏张家港市星火降解试验机上测试冲击强度。设备机械厂;SHJ-30双螺杆挤出机,德国WP公司2.4常温物理性能的测定制造;ST-100/80塑料注射机,上海塑料机械厂;分透光率、雾度参照GB/2410-1980测定;弯曲光光度计:四川仪表九厂;zHYW型万能制样机,性能按GB/9341-2000测定;结晶温度参照GB/试验机厂;光电雾度仪上海第三光学仪器厂;的94测定;热变形温度参照GB/163-92测T1759河北承德实验机厂;WD/5A型电子拉力机,广州中国煤化工行测定;冲击性能的XJJ-5冲击试验机,常德试验机厂。THCNMHG2.2原料与助剂收稿日期:20050628;修改稿收到日期:2005-09-08基料:PPR粉料,乙烯含量为3%的乙丙共聚作者简介:李春光(1979—),男,毕业于湖北大学高分子专业物。直从事聚丙烯改性的研究工作石油炼制与化工2006年第37卷3结果与讨论低,PP的透明性能较好3.1成核剂HB2002用量对透明聚丙烯性能的5000影响3.1.1成核剂HB2002的用量对聚丙烯拉伸屈服4500强度及断裂伸长率的影响图1、图2分别反映了成核剂HB2002的用量对PP拉伸屈服强度及断裂伸长率的影响。从图1、图2可以看出,随着成3500核剂HB2002用量的增加,PP聚合物的拉伸屈服强度提高,而断裂伸长率则明显下降,适宜的成核剂HB2002用量为0.25%。成核剂HB2002的用量,%图3成核剂HB2002用量对PP冲击强度的影响850.200250.3015核剂HB002的用量,%0.150.200.25图1成核剂HB2002用量对拉伸性能的影响成核剂HB2002的用量,%图4成核剂HB2002用量对PP透明性的影响▲一透光率;■一雾度表1列出了成核剂HB2002的用量对聚丙烯性能的影响。表1成核剂HB2002的用量对PP性能的影响成核剂HB2002的用量,%00.1500.250.300.100.150.200.250.30拉伸强度/MPa36.136.837.439.239.3成核剂HB2002的用量,%断裂伸长率,%153.431.629.828.628.3图2成核剂HB2002用量对断裂伸长率的影响雾度(1mm),%65224.812.911.311.23.1.2成核剂HB2002的用量对聚丙烯冲击透光率(1mm),%38.669.7077.277.9强度的影响图3反映了成核剂HB2002的用弯曲模量/MPa16861929218321902234量对PP冲击强度的影响。图3表明,随着成冲击强度/小m234053982483948504754核剂HB2002用量增加,PP的悬臂梁冲击强度最高结晶温度/℃115171819119提高。成核剂HB2002用量在0.20%~0.25%热变形温度/℃1091161179119时,PP性能较好。冲击强度之所以提高,是由从表1及以上讨论可知,当成核剂HB2002用于成核剂的加入使球晶尺寸变小,球晶间系带量为分子数量相应增加,赋予了材料较高的韧性。中国煤化工能最好,透光率高达7加成核剂时相3.1.3成核剂HB2002的用量对聚丙烯透明性的比CNMHG冲击强度增加了影响图4反映了成核剂HB2002的用量对PP42%,最高结晶温度提高了4℃。透明性的影响。从图4可以看出,成核剂HB2002另外,值得注意的是,目前常用的成核剂与其用量大于0.20%时,透光率显著提高,雾度明显降它助剂,如抗氧剂、稳定剂、防老剂同时使用时,通第3期李春光等.成核剂对聚丙烯性能的影响常表现出比较好的复配性能,有利于发挥添加助剂表3成核剂对PP热力学性能的影响的协同效应不加HB国外国外国内3.2成核剂HB2002与其它成核剂的性能比较成核剂2002对比剂1对比剂2对比剂3.2.1对光学性能的影响表2为成核剂最高结品温度/C1519120118热变形温度/℃109HB2002与其它对比剂对PP光学性能的影响。聚丙烯光学性能的差异主要取决于结晶形3.2.3对力学性能的影响成核剂对PP力学性态,尤其是球晶的大小与结构。据文献[1]报道,能的影响见表4苯亚甲基山梨糖醇类成核剂对于改善聚丙烯透成核剂的加入使聚丙烯内部形成细微化的结明性效果明显。从表2可以看出,加入成核剂晶,结晶度提高,材料的弯曲弹性模量提高,即材料HB2002后聚丙烯的光学性能与使用国外对比的刚性增强。当HB200的加入量为0.25%时,聚剂1接近或相当,略好于使用国外对比剂2和国丙烯的弯曲模量从1686MPa增加到2190MPa(见内对比剂表4),这相当于保持相同的弯曲强度时,材料的壁表2成核剂对PP光学性能的影响厚可以减少近10%3,为要求高强度的薄壁制品的不加国内设计提供了可能。加入成核剂HB2002后,聚丙烯项日成核剂202对比剂1对比剂2对比剂材料的弯曲模量明显增大,冲击强度也有大幅度提雾度(1mm),%65.21.310.6高,从3405J/m2提高到4850J/m2,使聚丙烯的应透光率(1mm),%38.677.277.276.274.0用范围更加广泛。从表4可以看出,成核剂HB2002注:成核剂用量均为0.25%。表3、表4同与国外对比剂1对聚丙烯的综合力学性能改善最322对热力学性能的影响表3为成核剂好,而国外对比剂2和国内对比剂稍差。HB2002与其它对比剂对PP热力学性能的影响表4成核剂对PP力学性能的影响聚丙烯在加工条件下的结晶过程比较复杂。不加HB国外国外国内由于PP为均相成核,晶核的形成过程是无规大成核剂2002对比剂1对比剂2对比剂分子链段重排进入晶格并由无序变为有序的松拉伸强度/MPa弛过程,这种重排需要克服一定的热运动能垒。断裂伸长率,%153.428.629.328.125.6弯曲模量/MPa16862190219921832046表现在宏观性质上,就是聚合物达到理论结晶温击强度/J·m2340548924709480度时并不能结晶,只有当温度降低到低于理论结晶温度一定值时,才会大量结晶,也就是说要有4结论定的过冷度才能结晶。这种均相成核往往形(1)当添加成核剂HB2002的用量为0.25%成的晶核少,晶粒大,制品结晶度低,物理机械性时,聚丙烯的综合性能最好,透光率高达77.2%,能差。加入成核剂后的结晶是非均相成核,由于雾度低至11.3%,与不加成核剂时相比,PP拉伸成核剂的熔点比聚丙烯的熔点高,聚丙烯在成核强度提高了8.6%,冲击强度增加了42%,最高结剂表面形成稳定晶核,因此可以在很小的过冷度晶温度提高了4C下大量结晶,使表观结晶温度明显提高,同时提(2)成核剂HB2002对聚丙烯综合性能的高了树脂的结晶速度,增大了结晶度并使晶粒微改善效果与国内外同类成核剂的相当或更好。细化和均匀分布2。由于添加成核剂,聚丙烯结参考文献晶温度提高,加之结晶组织的微细化,导致密度提高,热变形温度也有所提高,在一定程度上提1翟羽伸,改善聚丙烯树脂性能用的成核剂评述,化工进展高了树脂的耐热性。从表3可以看出,加入成核2004,23(2):156~1572何曼军,陈维老,董西侠编高分子物理修订版,上海:复旦大剂HB2002后的聚丙烯的热力学性能与使用国中国煤化工外对比剂1相当,略好于使用国外对比剂2和国3马内对比剂。CNMHG研究的进展现代塑料加:∠一哇D52石油炼制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·广告目次·北京三聚环保新材料有限公司封面镇江金门实业有限公司封二大连石油添加剂厂吉胜国际公司(北京办事处)封底柏美亚(中国)有限公司彩插-1北京欣博通创新能源技术开发有限公司彩插-2纳尔科工业服务(苏州)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天华化工机械及自动化研究设计院彩插-6深圳市超纯环保科技有限公司彩插-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江苏三星化工有限公司长江(扬中)电脱盐设备公司彩插-10湖北华邦化学有限公司插-11临沂市耐火材料厂中国煤化工-12浙江四海喷射真空技术公司CNMHG大连北方分析仪器有限公司大连特安技术有限公司69页上虞市怡和金属机械制造有限公司70页