改性聚丙烯八大应用领域(共11页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上改性聚丙烯八大应用领域一、以PP为载体的碳酸钙填充母料 碳酸钙填充母料自上世纪八十年代初诞生以来,已为塑料加工行业和全社会做出了巨大贡献,年产量达一百多万吨,是改性塑料重要的品种之一。 填充母料的载体最初使用的是聚丙烯聚合时的副产物无规聚丙烯(APP),故亦称之为APP母料。后因北京燕山石化公司技术改造,无规聚丙烯的来源枯竭,而碳酸钙作为合成树脂紧缺年代的替代物,市场需求旺盛。在此背景下以聚乙烯树脂为载体的碳酸钙填充母料应运而生,如LDPE1F7B至今仍然是多数填充母料的主要原料。由于填充母料的主要用途是聚丙烯编织袋用的扁丝和打包带,从价格、相容性和扁丝强度等方面考虑
2、,使用聚丙烯为载体树脂更适合于此种填充母料。二十世纪九十年代初,当时的轻工业部塑料加工应用研究所率先推出以粉状聚丙烯为载体树脂的碳酸钙填充母料,称之为PPM母料,并于一九九二年获得国家级新产品称号。 PPM母料以小本体PP粉料为载体,在价格上比起1F7B等PE树脂有显著优势,至今也仍保持着1000元/吨以上的差价。同时PP本身的密度低,意味着相同质量的树脂有更多数量的聚合物承担载体树脂的任务。此外PP的强度高于PE,同样情况下可使扁丝、打包带等具有更高的强度,见表13、表14。表13 使用不同载体树脂填充母料的PP扁丝性能母料型号载体树脂母料 : 基料PP扁丝物理、力学性能线密度tex(10-
3、6kg/m)相对拉断力(N/tex)断裂伸长率(%)PP80CPP8 : 1001010.4216PP80CPP17.6 : 100850.3817PP82CPP8 : 100980.4119PE80CPE8 : 1001070.3818GB 8964-199811110%0.32表14 使用载体不同填充母料制成的PP打包带的性能载体打包带中母料份数(phr)断裂拉力(KN)断裂伸长率(%)APP201.8015PE501.8317PP502.0116回收PP501.8715国标GB12023-19891.1025 将不同载体树脂制成的填充母料用于PP注塑制品时,也会得到与扁丝、打包带等制品类
4、似的结果,即将PP为载体树脂的填充母料与其它树脂为载体的填充母料相比,按QB 1126-91聚烯烃填充母料行业标准规定制成的注塑样条中,当配方相同、制样设备、条件相同时,PP为载体的填充母料效果最好,见表15。表15 按QB 1126-91制成的注塑样条性能母料中载体树脂注塑成型样条碳酸钙分散性拉伸屈服强度(MPa)断裂伸长率(%)缺口冲击强度(kJ/m2)LDPE 1F7B良好27.966008.37PP/PE共混树脂良好28.056008.82PP2401粉料良好28.556009.31以PP为载体的碳酸钙填充母料生产要点如下:粉状PP比粒状PP更便宜,更易与碳酸钙混合均匀,应优先使用。粉
5、状PP的熔体流动速率不宜过大,410g/10min为好。粉状PP中没有加入抗氧剂、润滑剂等助剂,必须适量添加。粉状PP在存放过程中会逐渐降解,放出酸味,因此一定要问清生产时间,并及时使用,最好在聚合出后的一个月内用完。以粉状PP为载体的碳酸钙填充母料可以使用同向平行双螺杆挤出机加工,碳酸钙的比例可以达到80%以上。关键问题是不能使用模面风冷热切造粒,也不宜使用拉条水冷造粒,只能使用传送带风冷方式造粒。二、以代替ABS为主要目标的改性聚丙烯专用料(1) 日本卡尔普株式会社的CALP专用料组成、性能及用途表16 CALP专用料的牌号、性能及用途CALP专用料在很多场合可以替代价格昂贵的ABS,但仍
6、然有明显的不足。 密度比ABS大; 表面硬度低,不耐刻划; 刚性不足; 表面光泽度低; 表面涂装性差; 成型尺寸收缩率大。原来使用ABS的注塑成型模具需加以修改才能使用改性PP专用料。(2) 高光泽PP专用料表17 典型的高光泽PP塑料性能项 目美国材料试验协会STM德国工业标准DIN国标GB单位性 能PPH-BGPPR-BGPPH-CG熔融指数D1238537353682g/10min6105密度D792534791033g/cm31.071.071.05拉伸强度D638534551040MPa342835拉伸断裂伸长率D638534551040%505050弯曲强度D79053452934
7、1MPa464048弯曲弹性模量D790534529341MPa170015002200Charpy缺口冲击强度/534521043KJ/m23.54.53.5Izod缺口冲击强度D256/1843J/m455045热变形温度D648534611634120115125注塑收缩率D955/15585%1.31.51.31.51.31.5光泽度D532/8807%889587说明高光泽、尺寸稳定超高光泽、高流动性、耐寒高光泽、高刚性、尺寸稳定、耐热(3) 可漆PP专用料表18 替代ABS的可直接喷漆的PP专用料项目名称单位测试方法实测值熔体流动速率g/10minASTMD1238-9921.2洛
8、氏硬度RASTMD785-9881.0光泽度JIS-Z 8741-8360.2缺口冲击强度J/mASTMD256-9757.3弯曲模量MPaASTMD790-992316成型收缩率%ASTMD955-89(96)0.98剥离强度g/cm2DIN53151821.7 以往通过接枝改性来提高PP的可漆性,但必须使用专用漆才能表面涂装。北京聚英慧点塑料科技有限公司研制的可漆PP专用料,由于使用了助剂A,得到了比接枝改性PP更好的可漆性能,可以在保证材料良好力学性能的前提下,直接使用普通硬胶漆进行表面涂装。三、汽车零部件用改性聚丙烯专用料表19 国内外研制的轿车仪表板用改性PP专用料性能Himont日
9、本三菱油化化学所国 内SP98/FEPKX10Z23甲乙熔体流动速率/(g/10min)91033.55.62323拉伸强度/MPa26.426.421.021.021.3断裂伸长率/%100110506056缺口冲击强度/(J/m)751308829425015098弯曲强度/MPa41.433.334.034.149.8弯曲模量/GPa2.52.32.742.572.52.52.49热变形温度/120104128124130成型收缩率/%1.11.10.60.8表20 桑塔纳轿车空气过滤器用改性聚丙烯专用料性能专用料名称密度(g/cm3)熔点()燃烧残余(%)MFR(g/10min)球压痕
10、硬度(N/mm2)拉伸强度MPaMPP1.0716023.94.090.033.8PP61.0715923.54.085.533.0上海大众汽车公司指标1.050.02158222700hPP645.04.5020.9合格合格700h上海大众汽车公司指标402.520不脆、不变色、表面和形状不发生影响功能的变化无裂缝到发脆时间不小于700h注:MPP为原化工部南通合成材料实验厂研制的改性专用料;PP6为德国生产的专用料。表21 摩托车、汽车零部件用改性PP专用料性能 用 途项 目FD16摩托车挡泥板、护板FD17静热器格栅FD18通用保险杠FD20仪表板熔体流动速率/(g/10min)3563
11、546拉伸强度/MPa26.7312530.9断裂伸长率/%3594300100弯曲强度/MPa30.2432646.5弯曲模量/MPa148018902117悬臂梁冲击强度(缺口)/(J/m)154.2108300102表22 中石化上海石化股份有限公司研制的汽车零部件用改性PP料性能性 能保险杠专用料侧护板专用料进口改性PP专用料熔体流动速率(g/10min) 9.6拉伸强度(MPa)15.918.316.9断裂伸长率(%)49970.839弯曲强度(MPa)-40/23/8068.8/28.1/11.978.2/35.7/23.271.5/29.9/23.5缺口冲击强度(KJ/m2)39
12、.39.910.5球压痕硬度(N/mm2)30.253.849.7密度(g/cm3)0.961.141.12灼烧残渣(%)8.426.430.1熔点()164165.7耐热老化时间(h)250250四、家电用改性聚丙烯专用料表23 济南塑料制品总厂研制的洗衣机零部件用改性PP专用料性能性 能PP-101型PP-102型密度(g/cm3)1.271.32熔体流动速率(g/10min)54.2拉伸强度(MPa)3940弯曲强度(MPa)45.647.2缺口冲击强度(KJ/m2)23.7洛氏硬度(HRc)6372耐高温畸型合格合格耐洗涤剂性合格合格 洛阳石化总厂研究所使用乙烯辛烯共聚物和增韧母料提高
13、了聚丙烯的韧性,同时使用多种无机材料以保持模量不变。他们还使用抗氧剂保证了改性聚丙烯的耐热氧化性。此种改性聚丙烯具有高流动性、高韧性和高模量和耐候几大特点,适合用于大尺寸薄壁制品的注塑成型,可用于空调器的零部件生产。 研究结果表明POE和自制增韧母料并用,可在缺口冲击强度达80J/m以上的情况下,改性PP的弯曲模量仍可达到1700MPa;综合使用滑石粉等无机填料,可使改性PP的缺口冲击强度达到70J/m时,弯曲强度进一步提高;综合使用抗氧剂1010、168、1330和抗紫外线剂770,可使改性PP在95热老化箱中放置100小时后,拉伸强度仍然能达到初始值的93.8%。 营口洗衣机总厂以均PP粉
14、料为基础料,填料经表面活化处理的800目滑石粉25%,再加入适量EPDM和抗氧剂等助剂,经混炼造粒制成的改性PP可用于制作干衣机中的关键部件双翼风扇。该风扇是在805环境下长时间运行的旋转刚性体,同时承担换热任务,靠它将湿衣物中蒸发出来的水蒸汽聚集凝结成水排出机体外。该扇叶由数十个折曲片翼组成,属薄壁长流道距离制品,因此要求材料不仅刚性好、耐热性好、尺寸稳定性好、韧性也要好,还要求有良好的加工流动性。该改性PP的性能为:MFR:101g/min,拉伸强度:3234MPa,弯曲弹性模量:2.12.5GPa,Izod冲击强度(23/-20):6070/2030,维卡软化点:154。五、户外家具用改
15、性PP专用料 户外使用的休闲椅、桌、沙滩椅等大部分使用聚丙烯制造,而且为了提高生产效率,大多是一次注塑成型,这就要求原材料具有良好的力学性能和成型加工性能,同时还要求优异的耐老化(耐候)性能。表24 不同助剂对PP耐老化性能的影响助剂种类用量(%)耐老化试验稳定时间1# 2# 3# 4# 150烘箱,hr紫外线照射,klyIrgunox B225000.120.121# 502# 2003# 3504# 4301# 322# 2703# 3504# 7400Irgunox 101000.050.050.25Irgunox Ps80200.4000.40Tinuvin 77000.500.200
16、.22Sardivvr EPU00.5000Tinvvin 622LD000.300Chimasorb 944LD0000.10国内研制的户外家具用改性PP专用料的性能见表25。表25 户外家具用改性PP专用料的性能性 能TP512PT712SP8510密度(g/cm3)1.051.101.04熔体流动速率(g/10min) 121210拉伸强度(MPa)302022弹性模量(MPa)251026002190Izod缺口冲击强度(J/m)484070热变形温度()8490维卡耐热温度144成型尺寸收缩率(%)1.01.30.91.101.01.3 作为家具料,制品的表面光泽也是很重要的指标。研
17、究结果表明,增韧剂中POE影响最小,在填料中硫酸钡(BaSO4)填充PP的光泽度最高。六、聚丙烯的老化与耐老化研究 PP的主链上有叔碳原子,在热、氧、紫外线等外界因素作用下极易发生化学变化,其表现为红外吸收光谱中出现羰基峰,随后生成过氧化物,断裂后形成游离基,这些游离基进一步引起整个大分子链裂解、支化与交联,使PP失去高分子材料的特征,丧失其使用性能。 宏观上可以通过PP特性粘度下降或熔体流动速率增大而加以判断。特性粘度下降或熔体流动速率增大,意味着聚丙烯分子量变小。例如分子量为27.1万的PP在310的加工温度下挤出加工三次后,分子量降低至5.23万。PP主链断裂产生大量游离基,一方面会继续
18、攻击主链上碳原子,导致新的降解反应,同时也还会伴随着游离基之间的藕合或交联,分子量下降的速度有可能减慢,但材料宏观上会变硬和脆化。降解过程中产生的氧化结构(如羰基、过氧化物等),会进一步提高对光引起降解的敏感性 根据作用机理不同,抗氧剂可分为游离基链反应终止剂(主抗氧剂)和过氧化物分解剂(辅助抗氧剂)两类。现在市场上有许多种抗氧剂供选用。选用的原则是价格、与PP的相容性和抗氧化效果。目前获得认可,且技术经济两方面较为合适的抗氧剂是酚类1010和亚磷酸酯168的复配物,称之为B215或B225,前者1010与168比例为1:2,后者1010与168比例为1:1。 以上试验中PP为北京燕化2401
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