產(chǎn)品展廳
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PP H2G20FR Hyundai Advanced Materials 現(xiàn)代*材料
- 品牌：Hyundai Advanced Materials 現(xiàn)代尖端材料
- 型號：25KG/Bags
- 價格： ￥13.7/千克
- 發(fā)布日期： 2024-11-21
- 更新日期： 2024-11-22
產(chǎn)品詳請
| 品牌 | Hyundai Advanced Materials 現(xiàn)代尖端材料 |
| 貨號 | |
| 用途 | 汽車認證材料 |
| 牌號 | PP H2G20FR |
| 型號 | H2G20FR |
| 品名 | PP |
| 生產(chǎn)企業(yè) | Hyundai Advanced Materials 現(xiàn)代尖端材料 |
| 特性級別 | 增強級 |
| 加工級別 | 注塑級 |
| 包裝規(guī)格 | 25KG/Bags |
| 外形尺寸 | Bags |
| 用途級別 | 汽車部件 |
| 是否進口 |
公司概要
展望
技術(shù)尖端化
? 現(xiàn)有材料技術(shù)革新Upgrade
? 為顧客開發(fā)有價值的功能性高科技材料
? 開發(fā)新材料
戰(zhàn)略多元化
? 戰(zhàn)略客戶準入
? 擴大高附加值產(chǎn)品訂單
? 擴大市場份額擴大
執(zhí)行標準化
? 構(gòu)建海外據(jù)點
? 加強成本競爭力
? 建立先進管理機制
經(jīng)營理念
通過創(chuàng)新思維和不斷挑戰(zhàn)創(chuàng)造的新未來來實現(xiàn)人類社會的夢想。
歷程
2005
華城工廠竣工
2009
材料批準
(HMC & GM)
2010
在中國設(shè)立銷售法人
批準美國德爾福材料
2011
萬都新材料(株)公司名稱變更供
應(yīng)Powertrain AIM 材料
2012
供應(yīng)Powertrain
CHC 材料
2013
供應(yīng)空調(diào) Fan/Shroud
材料
2014
供應(yīng)內(nèi)飾Canister 材料
2015
供應(yīng)內(nèi)飾 Valve Body
與 ECU Housing 材料
2016
現(xiàn)代美鐵利而大股東變更
納入HMG連鎖公司
2017
現(xiàn)代尖端材料(株)改變社名
研發(fā)方向
用單一產(chǎn)品滿足客戶的多部品應(yīng)用;
通過現(xiàn)代尖端材料特有的產(chǎn)品實現(xiàn)客戶的價值提升。
研發(fā)能力
總解決方案
聚合物分析
材料設(shè)計與分析
屬性測試
化學和熱分析
組件評估
零件開發(fā)經(jīng)驗
失效分析
可靠性評估
CAE能力高級開發(fā)
流程分析
結(jié)構(gòu)分析
NVH分析
過程優(yōu)化
易于處理
可加工性評估
生產(chǎn)力與
長期可靠性測試
專業(yè)領(lǐng)域
? 耐磨齒輪材料的開發(fā)
? 開發(fā)輕質(zhì)技術(shù)以取代金屬和塑料
? 高溫,低吸濕,高強度改良和養(yǎng)護技術(shù)
分析設(shè)備狀態(tài)
機械性能 UTM(通用測試機),沖擊測試儀和其他14種類型
熱性質(zhì) 容納DSC,流變儀和其他18種類型
形態(tài)學 配備SEM,工具顯微鏡等7種
元素分析 具備FT-IR,EDS,ICP
耐用性 齒輪測試儀,熱沖擊測試儀及另外4個
分析軟件 Abaqus,HyperWorks,ANSYS Fluent,Maps 3D,Mold Flow??
CAE業(yè)務(wù)介紹
現(xiàn)代先進材料基于對注塑成型和結(jié)構(gòu)進行各種分析的經(jīng)驗和專業(yè)知識。
我們提供定制服務(wù)。
第一階段分析委托
3D模型及試驗條件功能及系統(tǒng)信息目的及開發(fā)日程
第二階段
噴射分析D+7
結(jié)構(gòu)分析D+14
第三階段
反饋
設(shè)計變更建議定制材料建議注塑成型技術(shù)支援
第四階段
支持量產(chǎn)穩(wěn)定化
實際產(chǎn)品傾向性匹配量產(chǎn)問題技術(shù)支援
注塑成型分析
通過優(yōu)化產(chǎn)品形狀,輕巧且變形最小
通過減輕重量,減少厚度和加強肋骨來減輕重量并改善翹曲
通過澆口優(yōu)化提高注射效率
改變澆口可改善焊接線,氣體流量和填充平衡
結(jié)構(gòu)分析
剛度分析
建議一個堅固的設(shè)計,通過檢查產(chǎn)品強度來改善薄弱區(qū)域
NVH(噪聲,振動,苛刻度)
根據(jù)產(chǎn)品的聲學和振動特性分析產(chǎn)生的噪聲或頻率特性,并提出改進建議
熱變形分析
根據(jù)溫度確定產(chǎn)品變形的影響并提出改進建議
驅(qū)動分析
多對象碰撞和接觸應(yīng)力分布的材料特性比較
流體分析
通過壓力,速度和流量分析檢查流量分配和分離效率
汽車應(yīng)用
進氣歧管
前端模塊載體
風扇&裹尸布
氣缸蓋
門框內(nèi)蓋
散熱器端油箱
天窗框架
燃料填充門/支架
門把手
車輪蓋
發(fā)動機油底殼
外鏡底座
接線盒/保險絲盒
齒輪
ECU外殼
增壓閥體
MoC致動器外殼
碳罐PA66
C-EPS W/Wheel(PPA)/Motor brush holder(PPs)
散熱器箱(PA66)
電機執(zhí)行器殼體(PCR)/變速箱(PPA)
接線盒(PA66/PPE)0.00
發(fā)電機劇
電路板滑環(huán)(PPS)
R-EPS/電機線圈體(PPA)
增壓閥(PET)主缸第二活塞 (PPA)
ABSECU外殼(PBT)/LPA活塞(PPS)/電機片板(PPS)
發(fā)動機蓋(PA66)
進氣歧管(PA6
側(cè)鏡(PA66)
缸恙罩 (PA66)
有限元載體(PA6)
發(fā)動機 EAV 蓋/1st,2rd Gear(PPA)
發(fā)動機熱管理模塊(PPS)
發(fā)動機水泵葉輪(PPS)
前照燈整流罩(PBT)燈底板 (PPS)
鏈護板(PA66)
聚丙烯(Polypropylene,簡稱PP)是由丙烯單體通過加聚反應(yīng)制成的半結(jié)晶的熱塑性聚合物。通常呈白色蠟狀固體,無毒、無味,外觀透明且質(zhì)地輕盈。其化學式為(C3H6)n(圖1),密度為0.89~0.92 g/cm3 ,是密度最小的熱塑性樹脂;熔點為164~176 ℃ ,在155℃左右軟化,使用溫度范圍為-30~140 ℃ 。聚丙烯具有輕巧、耐磨損、抗菌性和易染色等特性,被廣泛用于服裝、毛毯等纖維制品;具有良好的絕緣性能,被用于制造如冰箱、洗衣機、空調(diào)、電視機的外殼和零部件等;具有良好的化學穩(wěn)定性、耐熱性、透明度和機械性能,被用于制造醫(yī)療器械;具有良好的耐腐蝕性、耐候性和可塑性,被用于制造建筑和建材產(chǎn)品等 。
發(fā)展簡史
時間/發(fā)展情況
1953-1954年
德國人Ziegler率先研制出乙烯催化劑,可以使乙烯在低溫低壓下聚合得到高密度高結(jié)晶度的聚乙烯 [7],在他的啟發(fā)下,意大利人Natta采用鋁鈦的氯化物做催化劑,首次將丙烯聚合成聚丙烯,并創(chuàng)立了定向聚合理論 [2]。二人因為在高分子催化領(lǐng)域的杰出貢獻于1963年獲得了諾貝爾化學獎。
1957年
Natta的研究成果被成功工業(yè)化,意大利Montecatini 公司和美國Hecules公司分別建立了6000 t/a和9000 t/a的聚丙烯生產(chǎn)裝置 [2]。
1959年
Stauffer化學公司采用第一代聚丙烯Z - N催化劑進行工業(yè)化生產(chǎn)(第一代催化劑,由三氯化鋁和三氯化鈦組成)
1975年
Solvay公司于采用聚丙烯第二代催化劑投入生產(chǎn)(第二代催化劑,在第一代基礎(chǔ)上加上給電子體)
70年代末
Montedison 和三井油化公司分別將第三代催化劑用于工業(yè)化生產(chǎn)(第三代催化劑,由氯化鎂、四氯化鈦和一種給電子體組成 )
80年代初
超高活性第三代催化劑開發(fā)成功,Montell 將其定為第四代催化劑。
80年代至今
聚丙烯產(chǎn)量在合成樹脂中居于前列,現(xiàn)在僅低于聚乙烯,居第2位
1962年
中國開始研究聚丙烯生產(chǎn)工藝
20世紀80年代開始
聚丙烯在中國發(fā)展迅速。中國引進了一些先進的關(guān)于聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,先后建立了燕山、揚子、遼陽等一批大中型聚丙烯生產(chǎn)設(shè)施,各地也興建了大量小型散裝聚丙烯生產(chǎn)設(shè)施,并對緩解供需矛盾起到了一定的作用。生產(chǎn)規(guī)模的大幅度增加,促使中國聚丙烯樹脂生產(chǎn)進入了快速發(fā)展階段 [8]
2012年
中國聚丙烯產(chǎn)能達到1296.7萬噸
2015年
中國聚丙烯產(chǎn)能為2013萬噸/年
2021年
中國聚丙烯產(chǎn)能在2767萬噸/年
結(jié)構(gòu)
聚丙烯是由丙烯單體(化學式為CH2=CH-CH3)通過共價鍵連接而成的聚合物,其分子鏈上的丙烯單體通過碳-碳單鍵連接,形成線性鏈狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)側(cè)鏈甲基的空間排列方式不同,可分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三種形式(圖2)。等規(guī)聚丙烯側(cè)甲基在主鏈平面的同一側(cè) [1],結(jié)構(gòu)規(guī)整,因此結(jié)晶度高,熔點較高,硬度和剛度大,力學性能優(yōu)良。無規(guī)聚丙烯側(cè)甲基完全無序分布在主鏈兩側(cè) [1],為不定形材料,強度很低,單獨使用價值不大,不能用于塑料,但作為填充母料的載體效果很好,常用于改性載體。間規(guī)聚丙烯側(cè)甲基有規(guī)則地交替分布在主鏈兩側(cè) [1],性能介于前兩者之間,是低結(jié)晶聚合物,用茂金屬催化劑生產(chǎn),屬于高彈性熱塑材料,具有透明、韌性和柔性,其剛度、硬度只為等規(guī)聚丙烯的一半,但沖擊性能較好,可以像乙丙橡膠那樣硫化,得到的彈性體力學性能超過普通橡膠 [22]。一般生產(chǎn)的聚丙烯樹脂中,等規(guī)結(jié)構(gòu)的含量為95%,其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。
理化性質(zhì)
1. 無色、無臭、無味、無毒,是常用樹脂中最輕的一種;
2. 優(yōu)異的力學性能,包括拉伸強度、壓縮強度和硬度,突出的剛性和耐彎曲疲勞性能,由PP制作的活動鉸鏈可承受7×107次以上的折疊彎曲而不破壞,但溫度對沖擊強度的影響很大,室溫以上沖擊強度較高,低溫時耐沖擊性差。PP的拉伸強度一般21-39兆帕;彎曲強度42-56兆帕,壓縮強度39-56兆帕,斷裂伸長率200%~400%,缺口沖擊強度2.2-5 kJ/m2,低溫缺口沖擊強度1-2 kJ/m2。洛氏硬度R95~105。其力學性能與相對分子質(zhì)量、結(jié)晶尺寸和結(jié)晶度有關(guān)。相對分子質(zhì)量低、結(jié)晶度高、球晶尺寸大時,制品的剛性大而韌性低 [1] [11];
3. 耐熱性良好,可在100 ℃以上使用,輕載下可達120 ℃,無載條件下最高連續(xù)使用溫度可達120 ℃,短期使用溫度150 ℃。耐沸水、耐蒸汽性良好,特別適于制備醫(yī)用高壓消毒制品。其線膨脹系數(shù)為5.8 ~ 10.2×10-5 K-1,熱導率約0.15 ~ 0.24 W/(m·K),小于聚乙烯的熱導率,是良好的絕熱保溫材料 [1] [11];
4. 化學穩(wěn)定性好,除強氧化劑外,與大多數(shù)化學藥品不發(fā)生作用;在室溫下溶劑不能溶解PP,只有一些鹵代化合物、芳烴和高沸點脂肪烴能使之溶脹如高溫下可溶于四氫化萘、十氫化萘以及1,2,4-三氯代苯等 [12];
5. PP電絕緣性能優(yōu)良,環(huán)境及電場頻率改變的影響對其電性能影響不大,是優(yōu)異的介電材料和電絕緣材料,可作為高頻絕緣材料使用。
6. 由于PP的主鏈上有許多帶甲基的叔碳原子,叔碳原子上的氫易受到氧的攻擊,因此PP的耐候老化性差,在氧和紫外線作用下易發(fā)生降解。未加穩(wěn)定劑的PP粉料,室內(nèi)放置4個月性能下降,經(jīng)150 ℃、0.5 ~ 3.0 h 高溫老化或經(jīng)12天曝曬會發(fā)脆,所以生產(chǎn)時必須加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑或紫外線吸收劑 [1];
7.PP易燃,氧指數(shù)僅為17.4,阻燃需加入大量的阻燃劑;氧氣透過率較大,可用表面涂覆阻隔層或多層共擠改善;透明性較差,可加成核劑提高;表面極性差,耐化學藥品性好,但印刷、黏結(jié)等二次加工性差,可采用表面處理、接枝及共混等方法改善;
聚丙烯改性
針對聚丙烯在低溫下的抗沖擊性能差、耐候性不佳、表面裝飾性差以及在電、磁、光、熱、燃燒等方面的功能性與實際需要的差距,對聚丙烯加以改性,成為當前塑料加工發(fā)展最為活躍的,取得成果最為豐盛的領(lǐng)域 [17]。
化學改性
通過共聚改性、交聯(lián)改性、接枝改性、添加成核劑等使聚丙烯高分子組分與大分子結(jié)構(gòu)或晶體構(gòu)型發(fā)生改變而提高其機械性能、耐熱性、耐老化性等性能,提升其綜合性能、擴大其應(yīng)用領(lǐng)域 [18]。
(1)共聚改性
共聚改性是采用茂金屬等催化劑在丙烯單體合成階段進行的改性。在單體聚合過程中,加入烯烴類單體與丙烯進行共聚,得到無規(guī)共聚物、嵌段共聚物和交替共聚物等共聚物。茂金屬催化劑形成的絡(luò)合物作為單一活性中心,限制了其不規(guī)則形狀,實現(xiàn)了對相對分子質(zhì)量及其分布、共聚單體含量、主鏈上的分布和高聚物晶型結(jié)構(gòu)的精確控制 [18]。PP共聚物一般為丙烯和乙烯的共聚物,其中無規(guī)共聚物含有1%~7%的乙烯單體,其光學透明性好、柔順性好、熔融溫度較低、抗沖擊性高,主要用于高透明薄膜、管材和注塑制品。嵌段共聚物含有5%~20%的乙烯單體,具有良好的剛性和低溫韌性,主要用于大型容器、機械零件和電線電纜 [1]。
(2)接枝改性
PP樹脂分子呈非極性結(jié)晶型線型結(jié)構(gòu),表面活性低,無極性,存在著諸如表面印刷性不良、涂布粘接不良、難以與極性高聚物共混以及難以與極性增強纖維、填料相容等缺點。接枝改性是在其分子鏈上引入適當極性的支鏈,改善其性能上的不足,同時增加新的性質(zhì)。在引發(fā)劑作用下,熔融混煉時接技單體進行接技反應(yīng),引發(fā)劑在加熱熔融受熱時分解產(chǎn)生活性游離基,當活性游離基遇到不飽和羧酸單體時,促使不飽和羧酸單體不穩(wěn)定鍵打開后與PP活性游離基反應(yīng)形成接技游離基,隨后通過分子鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而終止。PP常見的接枝改性方法有:熔融法、溶液法、固相法、懸浮法等。熔融接枝是在熔點以上,將單體和PP一起熔融,在引發(fā)劑作用下接枝反應(yīng)。溶液接枝是將PP溶解在合適的溶劑中,以一定方式引發(fā)單體接枝。固相接枝,反應(yīng)時將聚合物固體與適量的單體混合,在較低溫度下(100 ~ 120 ℃)用引發(fā)劑接枝共聚 [1]。接枝改性后的PP分子鏈中氫原子被取代而呈現(xiàn)較強極性,這些極性基團使得PP相容性增強,耐熱性和機械性能大幅提升 [18]。
(3)交聯(lián)改性
交聯(lián)改性主要是把線型或者是枝狀的聚合物通過交聯(lián)的方法改性成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物。PP交聯(lián)改性可以使其力學性能、耐熱性以及形態(tài)穩(wěn)定性得到改善,成型周期縮短。聚丙烯交聯(lián)改性主要方法有化學交聯(lián)改性、輻射交聯(lián)改性,它們主要區(qū)別在于交聯(lián)機理不同、活性源不同;化學交聯(lián)改性是通過添加交聯(lián)助劑來實現(xiàn)聚丙烯改性,輻射交聯(lián)改性主要是通過強輻射或強光來實現(xiàn),由于輻射交聯(lián)改性對PP厚度要求使得該法普及困難。目前硅烷接枝交聯(lián)法由于其能夠制備出性能優(yōu)良的材料而發(fā)展迅速,硅烷接枝交聯(lián)法生產(chǎn)的PP強度高、耐熱性好、熔體強度高、化學穩(wěn)定性強、耐腐蝕性能好 [18]。
PP物理改性
在混合、混煉過程中向PP基體中添加有機或無機助劑等得到性能優(yōu)異的PP復合材料,主要包括:填充改性、共混改性等 [18]。
(1)填充改性
填充改性是PP中添加硅酸鹽、二氧化硅、纖維素、玻璃纖維、碳酸鈣、陶土、滑石粉及云母等填料,旨在提高PP的耐熱性、降低成本、提高剛性、降低成型收縮率等性能。然而,填充改性會導致PP的沖擊強度和伸長率降低。填充改性中添加不同的填料具有不同的特點和作用。如玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬晶須,價格低廉、絕緣性好、耐熱強、抗腐蝕性好、機械強度高,應(yīng)用比較普遍,經(jīng)玻璃纖維填充改性的PP性能得到明顯的改善,但是玻纖添加量達到30%左右時,材料的機械性能才能有明顯的提高;添加量過大時會導致部分玻璃纖維得不到充分浸漬,使聚合物基體與玻璃纖維界面的結(jié)合性能變差,導致復合材料的力學強度下降,并且隨著玻璃纖維添加量的增加復合材料的流動性能降低,導致PP成型加工工藝性能困難 [18];碳酸鈣可降低產(chǎn)品成本、改善制品性能,提高其剛度、硬度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性;陶土又稱高嶺土,作為塑料填料,其電絕緣性優(yōu)良,可用于制造各種電線包皮,也可用作結(jié)晶成核劑,改善材料的結(jié)晶均勻程度,提高制品透明性,還有一定的阻燃作用,可用作輔助阻燃改性;滑石粉作為填料,可提高制品剛性、硬度、阻燃性能、電絕緣性能、尺寸穩(wěn)定性,并具有潤滑作用;云母可提高PP模量、耐熱性,減少蠕變,防止制品翹曲,成型收縮率下降 [1]。
(2)共混改性
共混改性是指兩種或兩種以上聚合物材料以及助劑在一定溫度下?lián)交?使其性能發(fā)生變化的過程。如提高抗低溫沖擊性的改性,可與乙丙橡膠、EPDM(三元乙丙橡膠)、POE(聚烯烴彈性體)、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、SBS(苯乙烯 - 丁二烯嵌段共聚物)等共混,但共混改性中需注意的是聚合物間的相容性,只有形成不完全相容的多相體系,同時又能相互分散均勻時,才能達到預期的改性效果 [1] [19]。共混改性工藝過程易調(diào)控,生產(chǎn)周期短、耗資少,可改進PP的著色性、加工性、抗靜電性、耐沖擊性等多種性能。聚合物共混可以綜合各組分的突出性能,彌補各組分性能上的不足,共混物綜合性能明顯提升,但共混改性PP的耐低溫性、耐老化性仍然不甚理想。共混改性時,剪切力可能導致一部分大分子鏈被切斷形成自由基并形成接枝或嵌段共聚物,這些新的共聚物也可以有效的對PP起到增容作用 [18]。
(3)增強改性
纖維狀材料加入到塑料中,可以顯著提高塑料材料的強度,故稱之為增強改性。大徑厚比的材料可以顯著提高塑料材料的彎曲模量(剛性),也可以將其稱之為增強改性 [17]。
PP(聚丙烯)的增強改性中應(yīng)用的增強材料主要是玻璃纖維及其制品,此外還有碳纖維、有機纖維、硼纖維、晶須等。玻璃纖維增強PP中,用得較多的玻璃纖維為無堿玻璃纖維和中堿玻璃纖維,其中無堿玻璃纖維的用量最大。玻纖的直徑控制在6~15 μm范圍內(nèi),玻纖的長度必須保證在0.25~0.76 mm,這樣既能夠保證制品性能,又能使玻纖分散良好。一般認為制品中的玻纖長度大于0.2 mm時才有改性效果。玻纖含量(質(zhì)量分數(shù))在10%~30%為佳,超過40%時性能下降。另外,添加有機硅烷類偶聯(lián)劑能使玻璃纖維和PP兩者形成良好界面,提高復合體系的彎曲模量、硬度、負荷變形溫度,特別是尺寸穩(wěn)定性。
由于玻纖增強PP可以提高機械強度和耐熱性,且玻纖增強PP的耐水蒸汽性、耐化學腐蝕性和耐蠕變性都很好,在許多場合可以作為工程塑料使用,如風扇葉片、暖風機格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等 [17]。
聚丙烯在生產(chǎn)數(shù)量迅速發(fā)展的同時,也在性能上不斷出新,使其應(yīng)用的廣度和深度不斷變化,近年來或者通過在聚合反應(yīng)時加以改進,或者在聚合后造粒時采取措施,有一些更具獨特性能的聚丙烯新的品種問世,如透明聚丙烯、高熔體強度聚丙烯等。
表面改性
聚合物材料存在大量的表面和界面問題,如表面的黏結(jié)、耐蝕、染色、耐老化、潤滑、硬度以及對力學性能的影響等。PP表面改性方法通?？煞譃榛瘜W改性和物理改性。化學改性是指用化學試劑處理PP材料表面,使其表面性質(zhì)得到改善,這包括酸洗、堿洗、過氧化物或臭氧處理等。物理改性是指用物理技術(shù)處理材料表面,使其表面性質(zhì)得以改善,其應(yīng)用最為廣泛,包括等離子體表面處理、光輻射處理、火焰處理、涂覆處理和加入表面改性劑等。
透明改性
PP的結(jié)晶是造成不透明的主要原因,利用急冷凍結(jié)PP的結(jié)晶趨向,可以得到透明的薄膜,但有一定壁厚的制品,因熱傳導需要時間,芯層不可能迅速被冷卻凍結(jié),因此對于有一定厚度的制品不能指望用急冷的辦法提高透明度,必須從PP的結(jié)晶規(guī)律和影響因素入手 [17]。
經(jīng)一定技術(shù)手段得到的改性PP,可具有優(yōu)良的透明性和表面光澤度,甚至可以和典型的透明塑料(如PET、PVC、PS等)相媲美。透明PP更為優(yōu)越的是熱變形溫度高,一般可高于110 ℃,有的甚至可達135 ℃,而上述三種透明塑料的熱變形溫度都低于90 ℃。由于透明PP的性能優(yōu)勢明顯,近年來在全球都得以迅速發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域從家庭日用品到醫(yī)療器械,從包裝用品到耐熱器皿(微波爐加熱用),都在大量使用 [17]。
傳統(tǒng)的透明改性通過以下三種途徑:
(1)采用茂金屬催化劑聚合出具有透明性的PP;
(2)通過無規(guī)共聚得到透明性PP;
(3)在普通聚丙烯中加入透明改性劑(主要是成核劑)提高其透明性 [17]。
高熔體強度聚丙烯
聚丙烯的缺點之一是熔體強度低,耐熔垂性差。通常非晶態(tài)聚合物(如ABS、PS)在較寬的溫度范圍內(nèi)存在類似橡膠一樣的彈性行為,而處于半結(jié)晶的聚丙烯則沒有。這一缺點造成了聚丙烯不能在較寬的溫度范圍內(nèi)進行熱成型,它的軟化點和熔點非常接近,一旦到達熔點,熔體粘度急劇下降,隨之熔體強度也大幅下降,導致在熱成型時制品壁厚不均,擠出發(fā)泡泡孔塌陷等問題,大大限制了聚丙烯在某些方面的應(yīng)用。高熔體強度聚丙烯(HMSPP)就是指熔體強度對溫度和熔體流動速率不太敏感的聚丙烯,極具開發(fā)應(yīng)用前景 [17]。
HMSPP是一種樹脂含有長支鏈的聚丙烯,長支鏈是在后聚合中引發(fā)接枝的,這種均聚物的熔體強度是具有相似流動特性普通聚丙烯均聚物的9倍,在密度和熔體流動速率相近的情況下,HMSPP的屈服強度、彎曲模量以及熱變形溫度和熔點均高于普通聚丙烯,但缺口沖擊強度比普通聚丙烯低 [17]。HMSPP的另外一個特點是具有較高的結(jié)晶溫度和較短的結(jié)晶時間,從而允許熱成型制件可以在較高溫度下脫模,以縮短成型周期,可以在普通熱成型設(shè)備上制成較大拉伸比、薄壁的容器 [17]。
HMSPP在恒定應(yīng)變速率下,熔體流動的應(yīng)力開始呈現(xiàn)逐漸增加,然后成指數(shù)級增加,表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變硬化行為。發(fā)生應(yīng)變時,普通聚丙烯的拉伸粘度隨即下降,而HMSPP則保持穩(wěn)定。HMSPP的應(yīng)變硬化能力可以保證其在成型拉伸時,保持均勻變形,而普通PP在受到拉伸時總是從結(jié)構(gòu)中最薄弱的或最熱的地方開始變形,導致制品種種缺陷,甚至不能成型 [17]。
目前,HMSPP的制備方法主要有兩種:一種是將聚丙烯與其他化合物進行反應(yīng)性改性,另一類是聚丙烯與其他聚合物進行共混改性,具體的實施方法主要有射線輻射法、反應(yīng)擠出法、聚合過程中引發(fā)接枝法等。在制備HMSPP的過程中,面臨著兩大難題:聚丙烯的降解和凝膠問題,同時存在著聚合物接枝與單體均聚的競爭、聚合物主鏈β斷鍵和交聯(lián)與支化的競爭。影響高聚物熔體強度的主要因素是其分子結(jié)構(gòu)。就聚丙烯而言,相對分子質(zhì)量及其分布和是否具有支鏈結(jié)構(gòu)決定其熔體強度。一般相對分子質(zhì)量越大,相對分子質(zhì)量分布越寬,其熔體強度越大,長支鏈可明顯提高接枝聚丙烯的熔體強度。
HMSPP專用樹脂解決了普通聚丙烯熱成型困難的問題,可在普通熱成型設(shè)備上成型較大拉伸比的薄壁容器,加工溫度范圍較寬,工藝容易掌握,容器壁厚均勻?？梢杂糜谥谱魑⒉ㄊ称啡萜骱透邷卣糁髿⒕萜??；煊蠬MSPP的普通聚丙烯比純普通聚丙烯具有較高的加工溫度和加工速度,制成的薄膜透明性也好于普通聚丙烯。這主要是由于HMSPP具有拉伸應(yīng)變硬化的特點,它的長支鏈具有細化晶核的作用。
HMSPP的應(yīng)變硬化行為是取得高拉伸比和涂覆速度快的關(guān)鍵因素。使用HMSPP可獲得較高的涂覆速度和較薄的涂層厚度。HMSPP具有較高的熔體強度和拉伸粘度,其拉伸粘度隨剪切應(yīng)力和時間的增加而增加,應(yīng)變硬化行為促使泡孔穩(wěn)定增長,抑制了微孔壁的破壞,開辟了聚丙烯擠出發(fā)泡的可能性。
高熔體強度聚丙烯的研究雖然起自20世紀80年代末,但它的各種優(yōu)異性能、合理的價格優(yōu)勢以及廣泛的應(yīng)用范圍已經(jīng)獲得世界范圍的認同,并有逐步取代傳統(tǒng)的PS、ABS,向工程塑料發(fā)展的趨勢,其開發(fā)利用前景廣闊。
聚丙烯是重要的通用塑料之一,無論是從絕對數(shù)量上,還是從應(yīng)用的廣度與深度上都屬發(fā)展最快的品種。作為改性塑料行業(yè),聚丙烯的高性價比、多功能化和工程化始終是擺在面前的重要任務(wù)。
應(yīng)用
用途分配
在歐美各國,聚丙烯被廣泛用于注塑制品,占總消費量的50%。這些制品主要用于汽車、電器的零部件,各種容器、家具、包裝材料和醫(yī)療器材等。薄膜占總消費的8%~15%,聚丙烯纖維(中國稱丙綸)占8%~10%,建筑等領(lǐng)域用的管材和板材占總消費的10%~15%,其他用途占10%~12%。中國目前用于編織制品的量占40%~45%,其次是薄膜和注射制品占40%左,丙綸及其他占10%~20% 。
中國主要將聚丙烯用于食品包裝、家用物品、汽車和光纖等領(lǐng)域。其中,編織袋、包裝袋、捆扎繩等產(chǎn)品是中國使用聚丙烯最多的領(lǐng)域,約占總消費的30%。近年來,隨著聚丙烯注塑產(chǎn)品和包裝膜的發(fā)展,其在織造產(chǎn)品中的應(yīng)用比例有所下降,但仍然是聚丙烯消耗最大的領(lǐng)域之一。注塑產(chǎn)品是中國第二大聚丙烯消費領(lǐng)域,占總消費量的26%左右。薄膜在中國的消費占比約為20%,主要是BOPP(雙向拉伸聚丙烯薄膜)。紡織產(chǎn)品、注塑產(chǎn)品、薄膜是中國聚丙烯的主要需求領(lǐng)域,而管材、板材、纖維等領(lǐng)域的需求增長迅速,國內(nèi)對聚丙烯的需求也在迅速增長。高速繪圖BOPP薄膜、管材、薄無紡布、高透明食品容器等特種材料市場發(fā)展前景良好。
機械及汽車制造零部件
聚丙烯具有優(yōu)異的機械性能,可用于制造各種機械設(shè)備的零部件,如制造工業(yè)管道、農(nóng)用水管、電機風扇、基建模板等。改性的聚丙烯可模塑成保險杠、防擦條、汽車方向盤、儀表盤及車內(nèi)裝飾件等,大大減輕車身自重達到節(jié)約能源的目的 [6]。
電子及電氣工業(yè)器件
改性的聚丙烯可用于制作家用電器的絕緣外殼及洗衣機內(nèi)膽,廣泛用于電線電纜和其他電器的絕緣材料。采用重量份數(shù)的均聚聚丙烯60~80份,乙烯-乙烯醇共聚物20~40份,相容劑(聚丙烯馬來酸酐接枝物與乙烯-乙烯醇共聚物的反應(yīng)物)1~10份,于170℃~190℃條件下混煉制成的聚丙烯復合材料具有較高的韌性,其沖擊強度高達210J/m,具有較高的氣體阻隔性能,透水蒸汽速率接近2000g·μm/(m2·24h)。在制備阻隔性薄膜時,可采用傳統(tǒng)的制膜工藝進行生產(chǎn),工藝較為簡單,生產(chǎn)的成本較低。
建筑業(yè)
聚丙烯纖維是所有化學纖維中最輕的一種,其密度為0.90~0.92 g/cm3,具有強度高、韌性好、耐化學品性好、抗微生物性強、價格低等優(yōu)點。用玻璃纖維增強改性或用橡膠、SBS改性過的聚丙烯被廣泛用于制作建筑工程模板,發(fā)泡后的聚丙烯可用于制作裝飾材料。在地震發(fā)生時,聚丙烯纖維陶粒混凝土的破壞形態(tài)為塑性破壞,無碎塊剝落。選用聚丙烯纖維陶粒混凝土比素陶?；炷粮踩?。
農(nóng)業(yè)、漁業(yè)及食品工業(yè)
聚丙烯可用于制作溫室氣蓬、地膜、培養(yǎng)瓶、農(nóng)具、魚網(wǎng)等,也可用于制作食品周轉(zhuǎn)箱、食品袋、飲料包裝瓶等。通過與廢舊PET(聚對苯二甲酸乙二酯)反應(yīng)性共混制成多功能廢舊PET,將多功能廢舊PET與聚丙烯原位成纖復合制成的原位成纖復合材料。這種復合材料具有廢舊PET形成異形微纖和廢舊PET微纖與PP基體樹脂間形成適度柔性強結(jié)合的界面等結(jié)構(gòu)特征,廢舊PET與PP復合制備的原位成纖復合材料的韌性剛性均比PP明顯提高,力學性能的重現(xiàn)性相當好。將中國每年大量產(chǎn)生的廢棄物即廢舊PET資源化可帶來顯著的經(jīng)濟和社會效益。
中國東部沿海地區(qū)擁有廣袤的海洋灘涂,具有典型的鹽漬土特征。有研究表明,聚丙烯酰胺(PAM)協(xié)同3種牧草對濱海鹽漬土區(qū)實施水土保持具有顯著效果。生物措施下施用PAM,對3種牧草均有促進土壤提高抗侵蝕能力的作用。施用PAM可減少土壤侵蝕量,提升雨水截留量。研究發(fā)現(xiàn),低劑量(1g/m)的PAM在單位質(zhì)量下的水土保持效益最高,可減少年侵蝕量42.8%~46.7%,抑制土壤騰發(fā)總量28.7%~40.4%,增大土壤水分散失量5.0%~12.4%,降低水分散失率1.83%~3.25%,促進土壤持水能力的提升。在牧草生長初期,施用PAM可提升雨水截留量16.5%~33.8%。PAM的協(xié)同作用有利于抑制土壤騰發(fā)的產(chǎn)生,并加強雨水截留能力 。
紡織和印刷工業(yè)
聚丙烯是合成纖維的原材料,丙綸纖維被廣泛應(yīng)用于制作輕質(zhì)美觀且耐用的紡織用品,使用聚丙烯材料印刷出的畫面特別光亮、鮮艷且美觀。
其它行業(yè)
在化學工業(yè)中,聚丙烯可以應(yīng)用于制備各種耐腐蝕的輸送管道、儲槽、閥門、填料塔中的異型填料、過濾布、耐腐泵及耐腐容器的襯里;在醫(yī)藥方面可用于制作醫(yī)療器具;聚丙烯還可以通過接枝、復合和共混工藝,實現(xiàn)在能源領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用
廢舊PP再資源化技術(shù)
聚丙烯(PP)是目前第二大通用塑料,隨著建筑、汽車、家電和包裝等行業(yè)的發(fā)展,廢舊PP成為近年來產(chǎn)量較大的廢棄高分子材料之一。目前,處理廢舊PP的途徑主要有:焚燒供能、催化裂解制備燃料、直接利用和再資源化。考慮處理廢舊PP過程中的技術(shù)可行性、成本、能量消耗和環(huán)境保護等因素,再資源化是目前最常用、有效和最為提倡的處理廢舊PP途徑。 由于使用過程中受光、熱、氧和外力等因素影響,PP的分子結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化,制品變黃、變脆、甚至開裂,導致PP韌性、尺寸穩(wěn)定性、熱氧穩(wěn)定性和可加工性等明顯變差,直接使用廢舊PP制造制品難以滿足加工和使用過程的要求。 因此,廢舊PP再資源化技術(shù)不斷發(fā)展,采用與其他聚合物合金化或與填料復合化,可明顯改善廢舊PP的加工性能、熱性能、物理和力學性能,實現(xiàn)廢舊PP的高性能化。
合金化
合金化是將廢舊PP與其他高分子材料進行混合,制備宏觀均勻材料的過程。通過選擇不同高分子材料合金化,能夠改善廢舊PP加工性能、物理和力學性能,如采用彈性體可顯著提高廢舊PP的沖擊韌性。有研究廢舊PP/RU復合膠(天然橡膠和丁苯橡膠各占50%)共混材料的力學性能和熱變形行為,發(fā)現(xiàn)先將RU復合膠塑煉成細小橡膠顆粒,使其均勻地分散于廢舊PP連續(xù)相,可明顯提高廢舊PP的沖擊強度和斷裂伸長率,但會導致PP剛性和耐熱變形性降低。大多數(shù)彈性體與廢舊PP不相容,界面黏結(jié)較差,在加工和使用過程存在相分離,影響其性能。為改善廢舊PP合金界面相容性,增強界面黏結(jié),許多學者開展了廣泛研究,發(fā)現(xiàn)了兩種增容劑可提高共混材料的儲能模量、損耗模量和體系黏度。硫化劑可提高共混材料的沖擊與拉伸強度、熔體黏度、斷裂伸長率和延展性; 過氧化物交聯(lián)劑的加入還能進一步改善共混材料的相容性,提高共混材料沖擊和拉伸強度,但可能會導致斷裂伸長率略有下降。
復合化
復合化是將廢舊PP與非高分子材料混合,制備復合材料的過程,是實現(xiàn)廢舊PP高性能化、功能化的主要途徑。廢舊PP復合化可改善其剛性、強度、熱學、電學等物理與力學性能,同時也可以降低成本。 [14]按照填料成分可分為無機填料和有機填料 [21]。
按照填料成分可分為無機填料和有機填料。
無機填料復合化
常用于PP復合的無機填料都可以與廢舊PP復合,例如碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土、金屬氧化物、粉煤灰和玻璃纖維等。研究發(fā)現(xiàn),這些無機填料雖能顯著改善廢舊PP剛性并降低成本,但它們與廢舊PP的極性相差較大,表面能高,相容性差,從而導致復合材料的斷裂伸長率和沖擊韌性下降。
有機填料復合化
常見有機填料包括木粉與木纖維、淀粉、麥秸、麻纖維和廢棄報紙等。有對木質(zhì)纖維填充廢舊PP微孔發(fā)泡技術(shù)的研究,結(jié)果表明熔融溫度180℃,保壓壓力12.5MPa時,微孔結(jié)構(gòu)均勻分布。由于微孔結(jié)構(gòu)能夠延長裂縫的傳播路徑,吸收外界沖擊能量,從而提高沖擊強度。天然纖維是新興的廢舊PP填充材料,針對其高吸水性以及與廢舊PP的不相容性,對其進行表面處理是實現(xiàn)天然纖維填充廢舊PP復合材料高性能化的主要方法。另外,廢棄滌綸也可用于改性廢舊PP,有學者研究了β-成核廢舊PP/廢棄滌綸織物復合材料的結(jié)晶行為,結(jié)果表明廢棄滌綸和β-成核劑對廢舊PP結(jié)晶均具有異相成核作用,提高廢舊PP結(jié)晶溫度,并誘導形成β晶 [21]。
常見的有機填料包括木粉與木纖維、淀粉、麥秸、麻纖維和廢棄報紙等。有關(guān)木質(zhì)纖維填充廢舊PP微孔發(fā)泡技術(shù)的研究顯示,在熔融溫度180℃、保壓壓力12.6MPa的條件下,微孔結(jié)構(gòu)能夠均勻分布。微孔結(jié)構(gòu)有助于延長裂縫傳播路徑,吸收外界沖擊能量,因而提高了沖擊強度。天然纖維作為一種新興的廢舊PP填充材料,針對其高吸水性以及與廢舊PP的不相容性,對其進行表面處理是實現(xiàn)天然纖維填充廢舊PP復合材料高性能化的主要方法。此外,廢棄滌綸也可用于改性廢舊PP。有研究表明,β-成核廢舊PP/廢棄滌綸織物復合材料的結(jié)晶行為中,廢棄滌綸和β-成核劑對廢舊PP結(jié)晶均具有異相成核作用,能提高廢舊PP的結(jié)晶溫度,并誘導形成β晶。
混雜復合化
混雜復合化是指使用兩種或兩種以上填料填充聚合物以制備復合材料的過程。由于單一填料的局限性,混雜復合化可以通過不同填料的優(yōu)勢互補和協(xié)同作用,更好地改善聚合物的綜合性能。因此,關(guān)于混雜填料填充廢舊PP復合材料的制備和相關(guān)性能的研究已經(jīng)引起了關(guān)注,其中涉及的填料主要包括不同無機填料的混雜以及無機/有機填料的混雜。
合金復合化
為充分發(fā)揮合金化和復合化的優(yōu)點,研究人員開始將合金化和復合化結(jié)合起來,以進一步改善和提高廢舊PP物理與力學性能,實現(xiàn)廢舊PP高性能化和工業(yè)化,如通過將有機填料與彈性體、無機填料與彈性體結(jié)合來改性廢舊PP。研究表明,廢舊PP和滑石粉填充廢舊PP復合材料在低溫下的斷裂均為脆性行為,添加EOC(乙烯-辛烯共聚物)可顯著改善復合材料的抗沖擊性能。此外,EOC增韌滑石粉填充廢舊PP復合材料的動態(tài)力學行為并不隨著回收次數(shù)增加而變化
展望
技術(shù)尖端化
? 現(xiàn)有材料技術(shù)革新Upgrade
? 為顧客開發(fā)有價值的功能性高科技材料
? 開發(fā)新材料
戰(zhàn)略多元化
? 戰(zhàn)略客戶準入
? 擴大高附加值產(chǎn)品訂單
? 擴大市場份額擴大
執(zhí)行標準化
? 構(gòu)建海外據(jù)點
? 加強成本競爭力
? 建立先進管理機制
經(jīng)營理念
通過創(chuàng)新思維和不斷挑戰(zhàn)創(chuàng)造的新未來來實現(xiàn)人類社會的夢想。
歷程
2005
華城工廠竣工
2009
材料批準
(HMC & GM)
2010
在中國設(shè)立銷售法人
批準美國德爾福材料
2011
萬都新材料(株)公司名稱變更供
應(yīng)Powertrain AIM 材料
2012
供應(yīng)Powertrain
CHC 材料
2013
供應(yīng)空調(diào) Fan/Shroud
材料
2014
供應(yīng)內(nèi)飾Canister 材料
2015
供應(yīng)內(nèi)飾 Valve Body
與 ECU Housing 材料
2016
現(xiàn)代美鐵利而大股東變更
納入HMG連鎖公司
2017
現(xiàn)代尖端材料(株)改變社名
研發(fā)方向
用單一產(chǎn)品滿足客戶的多部品應(yīng)用;
通過現(xiàn)代尖端材料特有的產(chǎn)品實現(xiàn)客戶的價值提升。
研發(fā)能力
總解決方案
聚合物分析
材料設(shè)計與分析
屬性測試
化學和熱分析
組件評估
零件開發(fā)經(jīng)驗
失效分析
可靠性評估
CAE能力高級開發(fā)
流程分析
結(jié)構(gòu)分析
NVH分析
過程優(yōu)化
易于處理
可加工性評估
生產(chǎn)力與
長期可靠性測試
專業(yè)領(lǐng)域
? 耐磨齒輪材料的開發(fā)
? 開發(fā)輕質(zhì)技術(shù)以取代金屬和塑料
? 高溫,低吸濕,高強度改良和養(yǎng)護技術(shù)
分析設(shè)備狀態(tài)
機械性能 UTM(通用測試機),沖擊測試儀和其他14種類型
熱性質(zhì) 容納DSC,流變儀和其他18種類型
形態(tài)學 配備SEM,工具顯微鏡等7種
元素分析 具備FT-IR,EDS,ICP
耐用性 齒輪測試儀,熱沖擊測試儀及另外4個
分析軟件 Abaqus,HyperWorks,ANSYS Fluent,Maps 3D,Mold Flow??
CAE業(yè)務(wù)介紹
現(xiàn)代先進材料基于對注塑成型和結(jié)構(gòu)進行各種分析的經(jīng)驗和專業(yè)知識。
我們提供定制服務(wù)。
第一階段分析委托
3D模型及試驗條件功能及系統(tǒng)信息目的及開發(fā)日程
第二階段
噴射分析D+7
結(jié)構(gòu)分析D+14
第三階段
反饋
設(shè)計變更建議定制材料建議注塑成型技術(shù)支援
第四階段
支持量產(chǎn)穩(wěn)定化
實際產(chǎn)品傾向性匹配量產(chǎn)問題技術(shù)支援
注塑成型分析
通過優(yōu)化產(chǎn)品形狀,輕巧且變形最小
通過減輕重量,減少厚度和加強肋骨來減輕重量并改善翹曲
通過澆口優(yōu)化提高注射效率
改變澆口可改善焊接線,氣體流量和填充平衡
結(jié)構(gòu)分析
剛度分析
建議一個堅固的設(shè)計,通過檢查產(chǎn)品強度來改善薄弱區(qū)域
NVH(噪聲,振動,苛刻度)
根據(jù)產(chǎn)品的聲學和振動特性分析產(chǎn)生的噪聲或頻率特性,并提出改進建議
熱變形分析
根據(jù)溫度確定產(chǎn)品變形的影響并提出改進建議
驅(qū)動分析
多對象碰撞和接觸應(yīng)力分布的材料特性比較
流體分析
通過壓力,速度和流量分析檢查流量分配和分離效率
汽車應(yīng)用
進氣歧管
前端模塊載體
風扇&裹尸布
氣缸蓋
門框內(nèi)蓋
散熱器端油箱
天窗框架
燃料填充門/支架
門把手
車輪蓋
發(fā)動機油底殼
外鏡底座
接線盒/保險絲盒
齒輪
ECU外殼
增壓閥體
MoC致動器外殼
碳罐PA66
C-EPS W/Wheel(PPA)/Motor brush holder(PPs)
散熱器箱(PA66)
電機執(zhí)行器殼體(PCR)/變速箱(PPA)
接線盒(PA66/PPE)0.00
發(fā)電機劇
電路板滑環(huán)(PPS)
R-EPS/電機線圈體(PPA)
增壓閥(PET)主缸第二活塞 (PPA)
ABSECU外殼(PBT)/LPA活塞(PPS)/電機片板(PPS)
發(fā)動機蓋(PA66)
進氣歧管(PA6
側(cè)鏡(PA66)
缸恙罩 (PA66)
有限元載體(PA6)
發(fā)動機 EAV 蓋/1st,2rd Gear(PPA)
發(fā)動機熱管理模塊(PPS)
發(fā)動機水泵葉輪(PPS)
前照燈整流罩(PBT)燈底板 (PPS)
鏈護板(PA66)
聚丙烯(Polypropylene,簡稱PP)是由丙烯單體通過加聚反應(yīng)制成的半結(jié)晶的熱塑性聚合物。通常呈白色蠟狀固體,無毒、無味,外觀透明且質(zhì)地輕盈。其化學式為(C3H6)n(圖1),密度為0.89~0.92 g/cm3 ,是密度最小的熱塑性樹脂;熔點為164~176 ℃ ,在155℃左右軟化,使用溫度范圍為-30~140 ℃ 。聚丙烯具有輕巧、耐磨損、抗菌性和易染色等特性,被廣泛用于服裝、毛毯等纖維制品;具有良好的絕緣性能,被用于制造如冰箱、洗衣機、空調(diào)、電視機的外殼和零部件等;具有良好的化學穩(wěn)定性、耐熱性、透明度和機械性能,被用于制造醫(yī)療器械;具有良好的耐腐蝕性、耐候性和可塑性,被用于制造建筑和建材產(chǎn)品等 。
發(fā)展簡史
時間/發(fā)展情況
1953-1954年
德國人Ziegler率先研制出乙烯催化劑,可以使乙烯在低溫低壓下聚合得到高密度高結(jié)晶度的聚乙烯 [7],在他的啟發(fā)下,意大利人Natta采用鋁鈦的氯化物做催化劑,首次將丙烯聚合成聚丙烯,并創(chuàng)立了定向聚合理論 [2]。二人因為在高分子催化領(lǐng)域的杰出貢獻于1963年獲得了諾貝爾化學獎。
1957年
Natta的研究成果被成功工業(yè)化,意大利Montecatini 公司和美國Hecules公司分別建立了6000 t/a和9000 t/a的聚丙烯生產(chǎn)裝置 [2]。
1959年
Stauffer化學公司采用第一代聚丙烯Z - N催化劑進行工業(yè)化生產(chǎn)(第一代催化劑,由三氯化鋁和三氯化鈦組成)
1975年
Solvay公司于采用聚丙烯第二代催化劑投入生產(chǎn)(第二代催化劑,在第一代基礎(chǔ)上加上給電子體)
70年代末
Montedison 和三井油化公司分別將第三代催化劑用于工業(yè)化生產(chǎn)(第三代催化劑,由氯化鎂、四氯化鈦和一種給電子體組成 )
80年代初
超高活性第三代催化劑開發(fā)成功,Montell 將其定為第四代催化劑。
80年代至今
聚丙烯產(chǎn)量在合成樹脂中居于前列,現(xiàn)在僅低于聚乙烯,居第2位
1962年
中國開始研究聚丙烯生產(chǎn)工藝
20世紀80年代開始
聚丙烯在中國發(fā)展迅速。中國引進了一些先進的關(guān)于聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,先后建立了燕山、揚子、遼陽等一批大中型聚丙烯生產(chǎn)設(shè)施,各地也興建了大量小型散裝聚丙烯生產(chǎn)設(shè)施,并對緩解供需矛盾起到了一定的作用。生產(chǎn)規(guī)模的大幅度增加,促使中國聚丙烯樹脂生產(chǎn)進入了快速發(fā)展階段 [8]
2012年
中國聚丙烯產(chǎn)能達到1296.7萬噸
2015年
中國聚丙烯產(chǎn)能為2013萬噸/年
2021年
中國聚丙烯產(chǎn)能在2767萬噸/年
結(jié)構(gòu)
聚丙烯是由丙烯單體(化學式為CH2=CH-CH3)通過共價鍵連接而成的聚合物,其分子鏈上的丙烯單體通過碳-碳單鍵連接,形成線性鏈狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)側(cè)鏈甲基的空間排列方式不同,可分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三種形式(圖2)。等規(guī)聚丙烯側(cè)甲基在主鏈平面的同一側(cè) [1],結(jié)構(gòu)規(guī)整,因此結(jié)晶度高,熔點較高,硬度和剛度大,力學性能優(yōu)良。無規(guī)聚丙烯側(cè)甲基完全無序分布在主鏈兩側(cè) [1],為不定形材料,強度很低,單獨使用價值不大,不能用于塑料,但作為填充母料的載體效果很好,常用于改性載體。間規(guī)聚丙烯側(cè)甲基有規(guī)則地交替分布在主鏈兩側(cè) [1],性能介于前兩者之間,是低結(jié)晶聚合物,用茂金屬催化劑生產(chǎn),屬于高彈性熱塑材料,具有透明、韌性和柔性,其剛度、硬度只為等規(guī)聚丙烯的一半,但沖擊性能較好,可以像乙丙橡膠那樣硫化,得到的彈性體力學性能超過普通橡膠 [22]。一般生產(chǎn)的聚丙烯樹脂中,等規(guī)結(jié)構(gòu)的含量為95%,其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。
理化性質(zhì)
1. 無色、無臭、無味、無毒,是常用樹脂中最輕的一種;
2. 優(yōu)異的力學性能,包括拉伸強度、壓縮強度和硬度,突出的剛性和耐彎曲疲勞性能,由PP制作的活動鉸鏈可承受7×107次以上的折疊彎曲而不破壞,但溫度對沖擊強度的影響很大,室溫以上沖擊強度較高,低溫時耐沖擊性差。PP的拉伸強度一般21-39兆帕;彎曲強度42-56兆帕,壓縮強度39-56兆帕,斷裂伸長率200%~400%,缺口沖擊強度2.2-5 kJ/m2,低溫缺口沖擊強度1-2 kJ/m2。洛氏硬度R95~105。其力學性能與相對分子質(zhì)量、結(jié)晶尺寸和結(jié)晶度有關(guān)。相對分子質(zhì)量低、結(jié)晶度高、球晶尺寸大時,制品的剛性大而韌性低 [1] [11];
3. 耐熱性良好,可在100 ℃以上使用,輕載下可達120 ℃,無載條件下最高連續(xù)使用溫度可達120 ℃,短期使用溫度150 ℃。耐沸水、耐蒸汽性良好,特別適于制備醫(yī)用高壓消毒制品。其線膨脹系數(shù)為5.8 ~ 10.2×10-5 K-1,熱導率約0.15 ~ 0.24 W/(m·K),小于聚乙烯的熱導率,是良好的絕熱保溫材料 [1] [11];
4. 化學穩(wěn)定性好,除強氧化劑外,與大多數(shù)化學藥品不發(fā)生作用;在室溫下溶劑不能溶解PP,只有一些鹵代化合物、芳烴和高沸點脂肪烴能使之溶脹如高溫下可溶于四氫化萘、十氫化萘以及1,2,4-三氯代苯等 [12];
5. PP電絕緣性能優(yōu)良,環(huán)境及電場頻率改變的影響對其電性能影響不大,是優(yōu)異的介電材料和電絕緣材料,可作為高頻絕緣材料使用。
6. 由于PP的主鏈上有許多帶甲基的叔碳原子,叔碳原子上的氫易受到氧的攻擊,因此PP的耐候老化性差,在氧和紫外線作用下易發(fā)生降解。未加穩(wěn)定劑的PP粉料,室內(nèi)放置4個月性能下降,經(jīng)150 ℃、0.5 ~ 3.0 h 高溫老化或經(jīng)12天曝曬會發(fā)脆,所以生產(chǎn)時必須加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑或紫外線吸收劑 [1];
7.PP易燃,氧指數(shù)僅為17.4,阻燃需加入大量的阻燃劑;氧氣透過率較大,可用表面涂覆阻隔層或多層共擠改善;透明性較差,可加成核劑提高;表面極性差,耐化學藥品性好,但印刷、黏結(jié)等二次加工性差,可采用表面處理、接枝及共混等方法改善;
聚丙烯改性
針對聚丙烯在低溫下的抗沖擊性能差、耐候性不佳、表面裝飾性差以及在電、磁、光、熱、燃燒等方面的功能性與實際需要的差距,對聚丙烯加以改性,成為當前塑料加工發(fā)展最為活躍的,取得成果最為豐盛的領(lǐng)域 [17]。
化學改性
通過共聚改性、交聯(lián)改性、接枝改性、添加成核劑等使聚丙烯高分子組分與大分子結(jié)構(gòu)或晶體構(gòu)型發(fā)生改變而提高其機械性能、耐熱性、耐老化性等性能,提升其綜合性能、擴大其應(yīng)用領(lǐng)域 [18]。
(1)共聚改性
共聚改性是采用茂金屬等催化劑在丙烯單體合成階段進行的改性。在單體聚合過程中,加入烯烴類單體與丙烯進行共聚,得到無規(guī)共聚物、嵌段共聚物和交替共聚物等共聚物。茂金屬催化劑形成的絡(luò)合物作為單一活性中心,限制了其不規(guī)則形狀,實現(xiàn)了對相對分子質(zhì)量及其分布、共聚單體含量、主鏈上的分布和高聚物晶型結(jié)構(gòu)的精確控制 [18]。PP共聚物一般為丙烯和乙烯的共聚物,其中無規(guī)共聚物含有1%~7%的乙烯單體,其光學透明性好、柔順性好、熔融溫度較低、抗沖擊性高,主要用于高透明薄膜、管材和注塑制品。嵌段共聚物含有5%~20%的乙烯單體,具有良好的剛性和低溫韌性,主要用于大型容器、機械零件和電線電纜 [1]。
(2)接枝改性
PP樹脂分子呈非極性結(jié)晶型線型結(jié)構(gòu),表面活性低,無極性,存在著諸如表面印刷性不良、涂布粘接不良、難以與極性高聚物共混以及難以與極性增強纖維、填料相容等缺點。接枝改性是在其分子鏈上引入適當極性的支鏈,改善其性能上的不足,同時增加新的性質(zhì)。在引發(fā)劑作用下,熔融混煉時接技單體進行接技反應(yīng),引發(fā)劑在加熱熔融受熱時分解產(chǎn)生活性游離基,當活性游離基遇到不飽和羧酸單體時,促使不飽和羧酸單體不穩(wěn)定鍵打開后與PP活性游離基反應(yīng)形成接技游離基,隨后通過分子鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而終止。PP常見的接枝改性方法有:熔融法、溶液法、固相法、懸浮法等。熔融接枝是在熔點以上,將單體和PP一起熔融,在引發(fā)劑作用下接枝反應(yīng)。溶液接枝是將PP溶解在合適的溶劑中,以一定方式引發(fā)單體接枝。固相接枝,反應(yīng)時將聚合物固體與適量的單體混合,在較低溫度下(100 ~ 120 ℃)用引發(fā)劑接枝共聚 [1]。接枝改性后的PP分子鏈中氫原子被取代而呈現(xiàn)較強極性,這些極性基團使得PP相容性增強,耐熱性和機械性能大幅提升 [18]。
(3)交聯(lián)改性
交聯(lián)改性主要是把線型或者是枝狀的聚合物通過交聯(lián)的方法改性成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物。PP交聯(lián)改性可以使其力學性能、耐熱性以及形態(tài)穩(wěn)定性得到改善,成型周期縮短。聚丙烯交聯(lián)改性主要方法有化學交聯(lián)改性、輻射交聯(lián)改性,它們主要區(qū)別在于交聯(lián)機理不同、活性源不同;化學交聯(lián)改性是通過添加交聯(lián)助劑來實現(xiàn)聚丙烯改性,輻射交聯(lián)改性主要是通過強輻射或強光來實現(xiàn),由于輻射交聯(lián)改性對PP厚度要求使得該法普及困難。目前硅烷接枝交聯(lián)法由于其能夠制備出性能優(yōu)良的材料而發(fā)展迅速,硅烷接枝交聯(lián)法生產(chǎn)的PP強度高、耐熱性好、熔體強度高、化學穩(wěn)定性強、耐腐蝕性能好 [18]。
PP物理改性
在混合、混煉過程中向PP基體中添加有機或無機助劑等得到性能優(yōu)異的PP復合材料,主要包括:填充改性、共混改性等 [18]。
(1)填充改性
填充改性是PP中添加硅酸鹽、二氧化硅、纖維素、玻璃纖維、碳酸鈣、陶土、滑石粉及云母等填料,旨在提高PP的耐熱性、降低成本、提高剛性、降低成型收縮率等性能。然而,填充改性會導致PP的沖擊強度和伸長率降低。填充改性中添加不同的填料具有不同的特點和作用。如玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬晶須,價格低廉、絕緣性好、耐熱強、抗腐蝕性好、機械強度高,應(yīng)用比較普遍,經(jīng)玻璃纖維填充改性的PP性能得到明顯的改善,但是玻纖添加量達到30%左右時,材料的機械性能才能有明顯的提高;添加量過大時會導致部分玻璃纖維得不到充分浸漬,使聚合物基體與玻璃纖維界面的結(jié)合性能變差,導致復合材料的力學強度下降,并且隨著玻璃纖維添加量的增加復合材料的流動性能降低,導致PP成型加工工藝性能困難 [18];碳酸鈣可降低產(chǎn)品成本、改善制品性能,提高其剛度、硬度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性;陶土又稱高嶺土,作為塑料填料,其電絕緣性優(yōu)良,可用于制造各種電線包皮,也可用作結(jié)晶成核劑,改善材料的結(jié)晶均勻程度,提高制品透明性,還有一定的阻燃作用,可用作輔助阻燃改性;滑石粉作為填料,可提高制品剛性、硬度、阻燃性能、電絕緣性能、尺寸穩(wěn)定性,并具有潤滑作用;云母可提高PP模量、耐熱性,減少蠕變,防止制品翹曲,成型收縮率下降 [1]。
(2)共混改性
共混改性是指兩種或兩種以上聚合物材料以及助劑在一定溫度下?lián)交?使其性能發(fā)生變化的過程。如提高抗低溫沖擊性的改性,可與乙丙橡膠、EPDM(三元乙丙橡膠)、POE(聚烯烴彈性體)、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、SBS(苯乙烯 - 丁二烯嵌段共聚物)等共混,但共混改性中需注意的是聚合物間的相容性,只有形成不完全相容的多相體系,同時又能相互分散均勻時,才能達到預期的改性效果 [1] [19]。共混改性工藝過程易調(diào)控,生產(chǎn)周期短、耗資少,可改進PP的著色性、加工性、抗靜電性、耐沖擊性等多種性能。聚合物共混可以綜合各組分的突出性能,彌補各組分性能上的不足,共混物綜合性能明顯提升,但共混改性PP的耐低溫性、耐老化性仍然不甚理想。共混改性時,剪切力可能導致一部分大分子鏈被切斷形成自由基并形成接枝或嵌段共聚物,這些新的共聚物也可以有效的對PP起到增容作用 [18]。
(3)增強改性
纖維狀材料加入到塑料中,可以顯著提高塑料材料的強度,故稱之為增強改性。大徑厚比的材料可以顯著提高塑料材料的彎曲模量(剛性),也可以將其稱之為增強改性 [17]。
PP(聚丙烯)的增強改性中應(yīng)用的增強材料主要是玻璃纖維及其制品,此外還有碳纖維、有機纖維、硼纖維、晶須等。玻璃纖維增強PP中,用得較多的玻璃纖維為無堿玻璃纖維和中堿玻璃纖維,其中無堿玻璃纖維的用量最大。玻纖的直徑控制在6~15 μm范圍內(nèi),玻纖的長度必須保證在0.25~0.76 mm,這樣既能夠保證制品性能,又能使玻纖分散良好。一般認為制品中的玻纖長度大于0.2 mm時才有改性效果。玻纖含量(質(zhì)量分數(shù))在10%~30%為佳,超過40%時性能下降。另外,添加有機硅烷類偶聯(lián)劑能使玻璃纖維和PP兩者形成良好界面,提高復合體系的彎曲模量、硬度、負荷變形溫度,特別是尺寸穩(wěn)定性。
由于玻纖增強PP可以提高機械強度和耐熱性,且玻纖增強PP的耐水蒸汽性、耐化學腐蝕性和耐蠕變性都很好,在許多場合可以作為工程塑料使用,如風扇葉片、暖風機格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等 [17]。
聚丙烯在生產(chǎn)數(shù)量迅速發(fā)展的同時,也在性能上不斷出新,使其應(yīng)用的廣度和深度不斷變化,近年來或者通過在聚合反應(yīng)時加以改進,或者在聚合后造粒時采取措施,有一些更具獨特性能的聚丙烯新的品種問世,如透明聚丙烯、高熔體強度聚丙烯等。
表面改性
聚合物材料存在大量的表面和界面問題,如表面的黏結(jié)、耐蝕、染色、耐老化、潤滑、硬度以及對力學性能的影響等。PP表面改性方法通?？煞譃榛瘜W改性和物理改性。化學改性是指用化學試劑處理PP材料表面,使其表面性質(zhì)得到改善,這包括酸洗、堿洗、過氧化物或臭氧處理等。物理改性是指用物理技術(shù)處理材料表面,使其表面性質(zhì)得以改善,其應(yīng)用最為廣泛,包括等離子體表面處理、光輻射處理、火焰處理、涂覆處理和加入表面改性劑等。
透明改性
PP的結(jié)晶是造成不透明的主要原因,利用急冷凍結(jié)PP的結(jié)晶趨向,可以得到透明的薄膜,但有一定壁厚的制品,因熱傳導需要時間,芯層不可能迅速被冷卻凍結(jié),因此對于有一定厚度的制品不能指望用急冷的辦法提高透明度,必須從PP的結(jié)晶規(guī)律和影響因素入手 [17]。
經(jīng)一定技術(shù)手段得到的改性PP,可具有優(yōu)良的透明性和表面光澤度,甚至可以和典型的透明塑料(如PET、PVC、PS等)相媲美。透明PP更為優(yōu)越的是熱變形溫度高,一般可高于110 ℃,有的甚至可達135 ℃,而上述三種透明塑料的熱變形溫度都低于90 ℃。由于透明PP的性能優(yōu)勢明顯,近年來在全球都得以迅速發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域從家庭日用品到醫(yī)療器械,從包裝用品到耐熱器皿(微波爐加熱用),都在大量使用 [17]。
傳統(tǒng)的透明改性通過以下三種途徑:
(1)采用茂金屬催化劑聚合出具有透明性的PP;
(2)通過無規(guī)共聚得到透明性PP;
(3)在普通聚丙烯中加入透明改性劑(主要是成核劑)提高其透明性 [17]。
高熔體強度聚丙烯
聚丙烯的缺點之一是熔體強度低,耐熔垂性差。通常非晶態(tài)聚合物(如ABS、PS)在較寬的溫度范圍內(nèi)存在類似橡膠一樣的彈性行為,而處于半結(jié)晶的聚丙烯則沒有。這一缺點造成了聚丙烯不能在較寬的溫度范圍內(nèi)進行熱成型,它的軟化點和熔點非常接近,一旦到達熔點,熔體粘度急劇下降,隨之熔體強度也大幅下降,導致在熱成型時制品壁厚不均,擠出發(fā)泡泡孔塌陷等問題,大大限制了聚丙烯在某些方面的應(yīng)用。高熔體強度聚丙烯(HMSPP)就是指熔體強度對溫度和熔體流動速率不太敏感的聚丙烯,極具開發(fā)應(yīng)用前景 [17]。
HMSPP是一種樹脂含有長支鏈的聚丙烯,長支鏈是在后聚合中引發(fā)接枝的,這種均聚物的熔體強度是具有相似流動特性普通聚丙烯均聚物的9倍,在密度和熔體流動速率相近的情況下,HMSPP的屈服強度、彎曲模量以及熱變形溫度和熔點均高于普通聚丙烯,但缺口沖擊強度比普通聚丙烯低 [17]。HMSPP的另外一個特點是具有較高的結(jié)晶溫度和較短的結(jié)晶時間,從而允許熱成型制件可以在較高溫度下脫模,以縮短成型周期,可以在普通熱成型設(shè)備上制成較大拉伸比、薄壁的容器 [17]。
HMSPP在恒定應(yīng)變速率下,熔體流動的應(yīng)力開始呈現(xiàn)逐漸增加,然后成指數(shù)級增加,表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變硬化行為。發(fā)生應(yīng)變時,普通聚丙烯的拉伸粘度隨即下降,而HMSPP則保持穩(wěn)定。HMSPP的應(yīng)變硬化能力可以保證其在成型拉伸時,保持均勻變形,而普通PP在受到拉伸時總是從結(jié)構(gòu)中最薄弱的或最熱的地方開始變形,導致制品種種缺陷,甚至不能成型 [17]。
目前,HMSPP的制備方法主要有兩種:一種是將聚丙烯與其他化合物進行反應(yīng)性改性,另一類是聚丙烯與其他聚合物進行共混改性,具體的實施方法主要有射線輻射法、反應(yīng)擠出法、聚合過程中引發(fā)接枝法等。在制備HMSPP的過程中,面臨著兩大難題:聚丙烯的降解和凝膠問題,同時存在著聚合物接枝與單體均聚的競爭、聚合物主鏈β斷鍵和交聯(lián)與支化的競爭。影響高聚物熔體強度的主要因素是其分子結(jié)構(gòu)。就聚丙烯而言,相對分子質(zhì)量及其分布和是否具有支鏈結(jié)構(gòu)決定其熔體強度。一般相對分子質(zhì)量越大,相對分子質(zhì)量分布越寬,其熔體強度越大,長支鏈可明顯提高接枝聚丙烯的熔體強度。
HMSPP專用樹脂解決了普通聚丙烯熱成型困難的問題,可在普通熱成型設(shè)備上成型較大拉伸比的薄壁容器,加工溫度范圍較寬,工藝容易掌握,容器壁厚均勻?？梢杂糜谥谱魑⒉ㄊ称啡萜骱透邷卣糁髿⒕萜??；煊蠬MSPP的普通聚丙烯比純普通聚丙烯具有較高的加工溫度和加工速度,制成的薄膜透明性也好于普通聚丙烯。這主要是由于HMSPP具有拉伸應(yīng)變硬化的特點,它的長支鏈具有細化晶核的作用。
HMSPP的應(yīng)變硬化行為是取得高拉伸比和涂覆速度快的關(guān)鍵因素。使用HMSPP可獲得較高的涂覆速度和較薄的涂層厚度。HMSPP具有較高的熔體強度和拉伸粘度,其拉伸粘度隨剪切應(yīng)力和時間的增加而增加,應(yīng)變硬化行為促使泡孔穩(wěn)定增長,抑制了微孔壁的破壞,開辟了聚丙烯擠出發(fā)泡的可能性。
高熔體強度聚丙烯的研究雖然起自20世紀80年代末,但它的各種優(yōu)異性能、合理的價格優(yōu)勢以及廣泛的應(yīng)用范圍已經(jīng)獲得世界范圍的認同,并有逐步取代傳統(tǒng)的PS、ABS,向工程塑料發(fā)展的趨勢,其開發(fā)利用前景廣闊。
聚丙烯是重要的通用塑料之一,無論是從絕對數(shù)量上,還是從應(yīng)用的廣度與深度上都屬發(fā)展最快的品種。作為改性塑料行業(yè),聚丙烯的高性價比、多功能化和工程化始終是擺在面前的重要任務(wù)。
應(yīng)用
用途分配
在歐美各國,聚丙烯被廣泛用于注塑制品,占總消費量的50%。這些制品主要用于汽車、電器的零部件,各種容器、家具、包裝材料和醫(yī)療器材等。薄膜占總消費的8%~15%,聚丙烯纖維(中國稱丙綸)占8%~10%,建筑等領(lǐng)域用的管材和板材占總消費的10%~15%,其他用途占10%~12%。中國目前用于編織制品的量占40%~45%,其次是薄膜和注射制品占40%左,丙綸及其他占10%~20% 。
中國主要將聚丙烯用于食品包裝、家用物品、汽車和光纖等領(lǐng)域。其中,編織袋、包裝袋、捆扎繩等產(chǎn)品是中國使用聚丙烯最多的領(lǐng)域,約占總消費的30%。近年來,隨著聚丙烯注塑產(chǎn)品和包裝膜的發(fā)展,其在織造產(chǎn)品中的應(yīng)用比例有所下降,但仍然是聚丙烯消耗最大的領(lǐng)域之一。注塑產(chǎn)品是中國第二大聚丙烯消費領(lǐng)域,占總消費量的26%左右。薄膜在中國的消費占比約為20%,主要是BOPP(雙向拉伸聚丙烯薄膜)。紡織產(chǎn)品、注塑產(chǎn)品、薄膜是中國聚丙烯的主要需求領(lǐng)域,而管材、板材、纖維等領(lǐng)域的需求增長迅速,國內(nèi)對聚丙烯的需求也在迅速增長。高速繪圖BOPP薄膜、管材、薄無紡布、高透明食品容器等特種材料市場發(fā)展前景良好。
機械及汽車制造零部件
聚丙烯具有優(yōu)異的機械性能,可用于制造各種機械設(shè)備的零部件,如制造工業(yè)管道、農(nóng)用水管、電機風扇、基建模板等。改性的聚丙烯可模塑成保險杠、防擦條、汽車方向盤、儀表盤及車內(nèi)裝飾件等,大大減輕車身自重達到節(jié)約能源的目的 [6]。
電子及電氣工業(yè)器件
改性的聚丙烯可用于制作家用電器的絕緣外殼及洗衣機內(nèi)膽,廣泛用于電線電纜和其他電器的絕緣材料。采用重量份數(shù)的均聚聚丙烯60~80份,乙烯-乙烯醇共聚物20~40份,相容劑(聚丙烯馬來酸酐接枝物與乙烯-乙烯醇共聚物的反應(yīng)物)1~10份,于170℃~190℃條件下混煉制成的聚丙烯復合材料具有較高的韌性,其沖擊強度高達210J/m,具有較高的氣體阻隔性能,透水蒸汽速率接近2000g·μm/(m2·24h)。在制備阻隔性薄膜時,可采用傳統(tǒng)的制膜工藝進行生產(chǎn),工藝較為簡單,生產(chǎn)的成本較低。
建筑業(yè)
聚丙烯纖維是所有化學纖維中最輕的一種,其密度為0.90~0.92 g/cm3,具有強度高、韌性好、耐化學品性好、抗微生物性強、價格低等優(yōu)點。用玻璃纖維增強改性或用橡膠、SBS改性過的聚丙烯被廣泛用于制作建筑工程模板,發(fā)泡后的聚丙烯可用于制作裝飾材料。在地震發(fā)生時,聚丙烯纖維陶粒混凝土的破壞形態(tài)為塑性破壞,無碎塊剝落。選用聚丙烯纖維陶粒混凝土比素陶?；炷粮踩?。
農(nóng)業(yè)、漁業(yè)及食品工業(yè)
聚丙烯可用于制作溫室氣蓬、地膜、培養(yǎng)瓶、農(nóng)具、魚網(wǎng)等,也可用于制作食品周轉(zhuǎn)箱、食品袋、飲料包裝瓶等。通過與廢舊PET(聚對苯二甲酸乙二酯)反應(yīng)性共混制成多功能廢舊PET,將多功能廢舊PET與聚丙烯原位成纖復合制成的原位成纖復合材料。這種復合材料具有廢舊PET形成異形微纖和廢舊PET微纖與PP基體樹脂間形成適度柔性強結(jié)合的界面等結(jié)構(gòu)特征,廢舊PET與PP復合制備的原位成纖復合材料的韌性剛性均比PP明顯提高,力學性能的重現(xiàn)性相當好。將中國每年大量產(chǎn)生的廢棄物即廢舊PET資源化可帶來顯著的經(jīng)濟和社會效益。
中國東部沿海地區(qū)擁有廣袤的海洋灘涂,具有典型的鹽漬土特征。有研究表明,聚丙烯酰胺(PAM)協(xié)同3種牧草對濱海鹽漬土區(qū)實施水土保持具有顯著效果。生物措施下施用PAM,對3種牧草均有促進土壤提高抗侵蝕能力的作用。施用PAM可減少土壤侵蝕量,提升雨水截留量。研究發(fā)現(xiàn),低劑量(1g/m)的PAM在單位質(zhì)量下的水土保持效益最高,可減少年侵蝕量42.8%~46.7%,抑制土壤騰發(fā)總量28.7%~40.4%,增大土壤水分散失量5.0%~12.4%,降低水分散失率1.83%~3.25%,促進土壤持水能力的提升。在牧草生長初期,施用PAM可提升雨水截留量16.5%~33.8%。PAM的協(xié)同作用有利于抑制土壤騰發(fā)的產(chǎn)生,并加強雨水截留能力 。
紡織和印刷工業(yè)
聚丙烯是合成纖維的原材料,丙綸纖維被廣泛應(yīng)用于制作輕質(zhì)美觀且耐用的紡織用品,使用聚丙烯材料印刷出的畫面特別光亮、鮮艷且美觀。
其它行業(yè)
在化學工業(yè)中,聚丙烯可以應(yīng)用于制備各種耐腐蝕的輸送管道、儲槽、閥門、填料塔中的異型填料、過濾布、耐腐泵及耐腐容器的襯里;在醫(yī)藥方面可用于制作醫(yī)療器具;聚丙烯還可以通過接枝、復合和共混工藝,實現(xiàn)在能源領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用
廢舊PP再資源化技術(shù)
聚丙烯(PP)是目前第二大通用塑料,隨著建筑、汽車、家電和包裝等行業(yè)的發(fā)展,廢舊PP成為近年來產(chǎn)量較大的廢棄高分子材料之一。目前,處理廢舊PP的途徑主要有:焚燒供能、催化裂解制備燃料、直接利用和再資源化。考慮處理廢舊PP過程中的技術(shù)可行性、成本、能量消耗和環(huán)境保護等因素,再資源化是目前最常用、有效和最為提倡的處理廢舊PP途徑。 由于使用過程中受光、熱、氧和外力等因素影響,PP的分子結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化,制品變黃、變脆、甚至開裂,導致PP韌性、尺寸穩(wěn)定性、熱氧穩(wěn)定性和可加工性等明顯變差,直接使用廢舊PP制造制品難以滿足加工和使用過程的要求。 因此,廢舊PP再資源化技術(shù)不斷發(fā)展,采用與其他聚合物合金化或與填料復合化,可明顯改善廢舊PP的加工性能、熱性能、物理和力學性能,實現(xiàn)廢舊PP的高性能化。
合金化
合金化是將廢舊PP與其他高分子材料進行混合,制備宏觀均勻材料的過程。通過選擇不同高分子材料合金化,能夠改善廢舊PP加工性能、物理和力學性能,如采用彈性體可顯著提高廢舊PP的沖擊韌性。有研究廢舊PP/RU復合膠(天然橡膠和丁苯橡膠各占50%)共混材料的力學性能和熱變形行為,發(fā)現(xiàn)先將RU復合膠塑煉成細小橡膠顆粒,使其均勻地分散于廢舊PP連續(xù)相,可明顯提高廢舊PP的沖擊強度和斷裂伸長率,但會導致PP剛性和耐熱變形性降低。大多數(shù)彈性體與廢舊PP不相容,界面黏結(jié)較差,在加工和使用過程存在相分離,影響其性能。為改善廢舊PP合金界面相容性,增強界面黏結(jié),許多學者開展了廣泛研究,發(fā)現(xiàn)了兩種增容劑可提高共混材料的儲能模量、損耗模量和體系黏度。硫化劑可提高共混材料的沖擊與拉伸強度、熔體黏度、斷裂伸長率和延展性; 過氧化物交聯(lián)劑的加入還能進一步改善共混材料的相容性,提高共混材料沖擊和拉伸強度,但可能會導致斷裂伸長率略有下降。
復合化
復合化是將廢舊PP與非高分子材料混合,制備復合材料的過程,是實現(xiàn)廢舊PP高性能化、功能化的主要途徑。廢舊PP復合化可改善其剛性、強度、熱學、電學等物理與力學性能,同時也可以降低成本。 [14]按照填料成分可分為無機填料和有機填料 [21]。
按照填料成分可分為無機填料和有機填料。
無機填料復合化
常用于PP復合的無機填料都可以與廢舊PP復合,例如碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土、金屬氧化物、粉煤灰和玻璃纖維等。研究發(fā)現(xiàn),這些無機填料雖能顯著改善廢舊PP剛性并降低成本,但它們與廢舊PP的極性相差較大,表面能高,相容性差,從而導致復合材料的斷裂伸長率和沖擊韌性下降。
有機填料復合化
常見有機填料包括木粉與木纖維、淀粉、麥秸、麻纖維和廢棄報紙等。有對木質(zhì)纖維填充廢舊PP微孔發(fā)泡技術(shù)的研究,結(jié)果表明熔融溫度180℃,保壓壓力12.5MPa時,微孔結(jié)構(gòu)均勻分布。由于微孔結(jié)構(gòu)能夠延長裂縫的傳播路徑,吸收外界沖擊能量,從而提高沖擊強度。天然纖維是新興的廢舊PP填充材料,針對其高吸水性以及與廢舊PP的不相容性,對其進行表面處理是實現(xiàn)天然纖維填充廢舊PP復合材料高性能化的主要方法。另外,廢棄滌綸也可用于改性廢舊PP,有學者研究了β-成核廢舊PP/廢棄滌綸織物復合材料的結(jié)晶行為,結(jié)果表明廢棄滌綸和β-成核劑對廢舊PP結(jié)晶均具有異相成核作用,提高廢舊PP結(jié)晶溫度,并誘導形成β晶 [21]。
常見的有機填料包括木粉與木纖維、淀粉、麥秸、麻纖維和廢棄報紙等。有關(guān)木質(zhì)纖維填充廢舊PP微孔發(fā)泡技術(shù)的研究顯示,在熔融溫度180℃、保壓壓力12.6MPa的條件下,微孔結(jié)構(gòu)能夠均勻分布。微孔結(jié)構(gòu)有助于延長裂縫傳播路徑,吸收外界沖擊能量,因而提高了沖擊強度。天然纖維作為一種新興的廢舊PP填充材料,針對其高吸水性以及與廢舊PP的不相容性,對其進行表面處理是實現(xiàn)天然纖維填充廢舊PP復合材料高性能化的主要方法。此外,廢棄滌綸也可用于改性廢舊PP。有研究表明,β-成核廢舊PP/廢棄滌綸織物復合材料的結(jié)晶行為中,廢棄滌綸和β-成核劑對廢舊PP結(jié)晶均具有異相成核作用,能提高廢舊PP的結(jié)晶溫度,并誘導形成β晶。
混雜復合化
混雜復合化是指使用兩種或兩種以上填料填充聚合物以制備復合材料的過程。由于單一填料的局限性,混雜復合化可以通過不同填料的優(yōu)勢互補和協(xié)同作用,更好地改善聚合物的綜合性能。因此,關(guān)于混雜填料填充廢舊PP復合材料的制備和相關(guān)性能的研究已經(jīng)引起了關(guān)注,其中涉及的填料主要包括不同無機填料的混雜以及無機/有機填料的混雜。
合金復合化
為充分發(fā)揮合金化和復合化的優(yōu)點,研究人員開始將合金化和復合化結(jié)合起來,以進一步改善和提高廢舊PP物理與力學性能,實現(xiàn)廢舊PP高性能化和工業(yè)化,如通過將有機填料與彈性體、無機填料與彈性體結(jié)合來改性廢舊PP。研究表明,廢舊PP和滑石粉填充廢舊PP復合材料在低溫下的斷裂均為脆性行為,添加EOC(乙烯-辛烯共聚物)可顯著改善復合材料的抗沖擊性能。此外,EOC增韌滑石粉填充廢舊PP復合材料的動態(tài)力學行為并不隨著回收次數(shù)增加而變化
