透明PP怎樣開發(fā)

聚丙烯(PP)具有力學(xué)性能好、無毒無害、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐熱性能好、容易加工成型等特點(diǎn)。但是受到PP晶體尺寸的影響，其透光率和光澤度都限制了其在日用品和透明包包裝等領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過透明改性后，得到的透明PP既兼?zhèn)淞藗鹘y(tǒng)PP的性能，又使其透明度和光澤性與聚苯乙烯樹脂、聚碳酸酯相媲美。因此，為了提高PP的市場價(jià)值，需要對其進(jìn)行透明改性。

透明PP開發(fā)工藝目前，滿足工業(yè)放大生產(chǎn)條件和具有商業(yè)生產(chǎn)價(jià)值的透明PP開發(fā)路線主要包括3種：（1）使用催化劑生產(chǎn)透明PP；（2）添加透明成核劑改性PP；（3）與其它樹脂共混生產(chǎn)透明PP。1

使用催化劑生產(chǎn)透明PP用Z-N催化劑生產(chǎn)無規(guī)共聚PP采用Z-N催化劑工業(yè)化生產(chǎn)乙烯-丙烯無規(guī)共聚PP的流程如下：（1）將丙烯與乙烯氣體充分混合；（2）利用催化劑制得共聚單體以及各種單體聚合鏈段；（3）通過鏈增長以及鏈轉(zhuǎn)移形成PP分子鏈，并最終獲得無規(guī)共聚PP。無規(guī)共聚PP的透光率可超過94%，基本上接近透明聚乙烯的透明性。用茂金屬催化劑合成高透明PP茂金屬催化劑的增透效果較Z-N催化劑更優(yōu)異，在透明PP合成中，能夠起到結(jié)晶度控制、分子量精確控制以及共聚單體嵌入方式控制的作用。生產(chǎn)出透明度高、強(qiáng)度大的間規(guī)、無規(guī)等規(guī)PP混合物。具有該技術(shù)的公司有：?？松梨诠鹃_發(fā)出的UnivatExxpol/Unipol技術(shù)、陶氏化學(xué)公司開發(fā)的Insite/Spheripol

技術(shù)、日本三菱化學(xué)公司開發(fā)的JPC技術(shù)、日本三井化學(xué)公司開發(fā)的三井技術(shù)、Spheripol和Metocene技術(shù)、北歐化工公司所的Borecene技術(shù)、巴塞爾公司開發(fā)的Univation/Unipol技術(shù)、道達(dá)爾公司開發(fā)的Atofina技術(shù)、英國石油公司開發(fā)的BP技術(shù)。

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添加透明成核劑改性PP通過向PP中添加透明成核劑的方法可以有效地提高產(chǎn)品的透明度，不僅如此，還能提高其剛性性能和提高熔體流動(dòng)速率。

透明成核劑改性機(jī)理晶體結(jié)構(gòu)的化合物生成過程包括了晶核生成和晶體生長兩個(gè)階段。對于PP來說，其晶核生長過程中包括了異相成核和均相成核兩種方式。均相成核的方式晶核數(shù)量較少、晶體尺寸大、結(jié)晶度低。而異相成核過程中，分子鏈可以吸附在熔融體“雜質(zhì)”表面而形成晶核，這種條件下結(jié)晶速率快、晶體尺寸小、結(jié)晶度高。而透明改性劑則可以被認(rèn)為是一種“雜質(zhì)”，作為異相成核的晶核核心，提高PP結(jié)晶過程中的異相成核作用，抑制PP的均相成核，降低晶體尺寸，提高結(jié)晶度，減少光在晶體界面上的散射和折光率。

透明成核劑的種類及應(yīng)用①無機(jī)透明成核劑

無機(jī)透明成核劑主要是滑石粉、云母等非金屬化合物，這種透明成核劑的特點(diǎn)是原料來源廣、成本低，只需要很少的添加量就可以起到增透的作用。但是其缺點(diǎn)也很明顯，作為無機(jī)化合物，它們在有機(jī)熔融體中的分散難度很大，且存在光線屏蔽的作用。

②有機(jī)透明成核劑有機(jī)透明成核劑中山梨醇類化合物是應(yīng)用最廣泛的添加劑。根據(jù)山梨醇類化合物中苯環(huán)上取代基官能團(tuán)的類型來劃分，山梨醇類成核劑的開發(fā)經(jīng)過了三個(gè)系列。第一個(gè)系列，山梨醇類化合物中苯環(huán)上無官能團(tuán)，其制備成本低，但是成核效果差，使用過程中會釋放出醛類化合物；第二個(gè)系列，使用氯、甲基等官能團(tuán)取代了梨醇類化合物中苯環(huán)對位上的氫原子，該系列山梨醇類化合物增加了成核效率和產(chǎn)品的透明度，但是仍無法解決醛類化合物釋放的問題；第三個(gè)系列，由Milliken公司率先開發(fā)出來，有效地解決了醛類化合物釋放的問題。在PP中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的Milliken化學(xué)公司生產(chǎn)的山梨醇類成核劑，PP的霧度能降低到15%以下。目前，學(xué)術(shù)界對DBS成核機(jī)理有著多種解釋，但并未形成統(tǒng)一的觀點(diǎn)。除了山梨醇類成核劑外，科研人員也相應(yīng)開發(fā)出了芳基磷酸鹽類透明成核劑、羧酸金屬鹽類透明成核劑、去氫極酸及其鹽類透明成核劑、支化酸胺類透明成核劑、聚合物型透明成核等一系列有機(jī)透明成核劑。添加透明成核劑方法生產(chǎn)透明PP時(shí)，透明成核劑的加入方式有兩種。一種是利用機(jī)械攪拌等方式將透明成核劑均勻地分散在裝有反應(yīng)原料的容器內(nèi)，保證PP產(chǎn)品性能的均一性。這種方法受到攪拌強(qiáng)度的限制，會干擾到聚合活性，使用頻率不高。另一種是，反應(yīng)器外添加方式，在PP造粒的過程中添加成核劑，工業(yè)應(yīng)用方便。3共混增透PP

共混增加透光度的方法是使用一種或多種與PP折射率相近以及分散相粒徑比可見光波長小的聚合物與PP共混，通過發(fā)揮異相成核的作用，降低PP的結(jié)晶尺寸，增加產(chǎn)品透光度。研究表明，低密度聚乙烯、乙烯-丙烯-二烯共聚物都是適宜的共混劑，加入10%共混劑，能夠減少PP晶體尺寸，提高結(jié)晶度，增加產(chǎn)品的透光度。此外，通過共混劑的作用，也可以改善產(chǎn)品的沖擊性能。但是，使用共混劑增加透光度的方法存在明顯的局限性。由于使用另外一種或者多種聚合物作為混合劑，它們與PP必須要保證相近的折光率和相界面相容性，開發(fā)難度很大。

透明PP開發(fā)工藝透明PP可通過注射、熱成型、吹拉成型等各種加工工藝，生產(chǎn)出適用于日常生活各種領(lǐng)域的產(chǎn)品。決定其使用性能和領(lǐng)域的不僅取決于PP本身的透明度和力學(xué)性能，還與其加工工藝有直接關(guān)系。表1列舉了不同加工工藝下，透明PP產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，吹拉成型、注塑成型、熱成型等加工工藝制備的透明PP產(chǎn)品已經(jīng)占據(jù)了一定的市場比例，并有代替其它競爭材料的趨勢。例如，目前市場啤酒、飲料瓶主要使用聚對苯二甲酸乙二酯（PET），AMCO公司通過“注拉吹”工藝生產(chǎn)的高透明PP具有代替PET的潛力。

透明PP的發(fā)展趨勢隨著透明PP樹脂產(chǎn)品的發(fā)展，市場更注重產(chǎn)品的質(zhì)量、環(huán)保性以及高性能。巴塞爾公司基于茂金屬催化工藝開發(fā)的Metocene系列產(chǎn)品，同時(shí)兼具了高透明性