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1、β晶型聚丙烯及其应用综述合成树脂及塑料,2009,26(2):81CHINASYNTHErnCRESINANDPLASTICSl3;晶型聚丙烯及其应用袁伟衡郭敏刘轶群伸国石油化lT股份有限公司北京化工研究院,北京,100013)摘要:阐述了B与晶型聚丙烯(PP)性质上的差别,PP分子结构对13成核PP增韧效果的影响以及B晶型PP较d晶型PP韧性提高的微观机理,综述了PP用日成核剂的特点,发展和应用,介绍了p晶型PP在纤维,薄膜,玻璃纤维增强PP以及管道系统等方面的应用.关键词:B晶型聚丙烯B成核剂聚丙烯纤维聚丙烯薄
2、膜中图分类号:TQ325.1+4文献标识码:A文章编号:1002—1396(2009)02-0081—04聚丙烯(PP1具有机械性能好,无毒,耐热,耐化学药品腐蚀,相对密度低及容易加工成型等特性,应用广泛(大到城市的给排水系统,小到各类包装,其中管道系统,纤维,食品包装的应用非常成熟).PP的晶型是影响其各类制品性能的关键因素之一.随着结晶条件不同,PP可形成仅,B,^y,8和拟六方等5种晶型结构.这些晶型结构的差别在于螺旋链的不同几何堆砌.0【晶型PPfoc—PP)是热力学稳定的晶体结构:13晶型PP([3一PP
3、1是一种热力学不稳定而动力学准稳定的晶体结构,通常情况下由加入成核剂形成.1Ot—PP与13一PP的性质将PP熔融后自然冷却得到Ot—PP,添加B成核剂后,PP的晶型由单斜晶体结构的Or.晶型向六方晶体结构的B晶型转变.这种转变导致晶胞密度降低,熔点降低,一定结晶温度范围内结晶速率的提高以及在加热和应力条件下晶型的不稳定llI.B—PP球晶的内部结构具有一种完全不同于Ot—PP的束状晶片聚集状态[21,球晶之间没有清晰的界限,受到外力拉伸或冲击时会产生微孔,吸收冲击能量并有效减缓或阻止裂纹的发展13,41:若在纤维
4、或薄膜中制造出微孔.则能降低密度.提高染色及可印刷性,并对力学性能无较大影响.研究报道I5表明.与未添加成核剂PP或仅一PP相比,B—PP的冲击韧性有较大提高.GreinfB研究并报道了PP分子结构参数对B成核剂增韧PP效果的影响.(1)相对分子质量的影响:在常温下.p成核剂对PP具有较好的增韧效果,对熔体流动速率(MFR)7~超过2lOmin的试样,简支梁缺口冲击强度可提高1倍以上,但随MFR的增加,这种效果逐渐减弱;在低温(一2O℃)下,B成核剂显示的增韧效果明显减弱,当MFR大于2g/lOmin后,B—PP的
5、缺口冲击强度与纯PP基本相同.(2)相对分子质量分布(MWD)的影响:对于MFR同为8.5g/10min,MWD分别为5.9和3.4的2种均聚PP(D较窄的试样采用过氧化物降解制备),添加同样质量份的B成核剂后,两者的冲击韧性提高的幅度相当.但由于MWD窄的试样弯曲模量较低,因此,研究者认为,相对于同MFR,宽D的试样而言,在过氧化物降解牌号中使用B成核剂不具有实用价值.(3)PP基体中乙烯单体含量的影响:实验结果显示,B成核剂对于均聚PP的增韧效果最为明显.当PP与不同含量的乙烯单体无规共聚合后.增韧效果随乙烯单
6、体含量的增加而减弱.在实验采用的成核剂添加量下,MFR为210min的均聚PP试样韧性提高75%;含有4.6%(摩尔分数.下同)乙烯的无规共聚试样仅提高20%;而含有8.3%乙烯的无规共聚试样的冲击韧性没有提高Grein等[91通过电子显微镜观察提出B成核剂使PP冲击强度提高的微观原理.Of.成核剂改性PP的断裂面光滑,无应力发白现象;而B—PP的断裂面有应力发白现象,主要由密集的,近似平行的裂纹构成,裂纹交织在一起,在断裂面附近形成一收稿日期:2008—10—28;修回日期:2008—12—26.作者简介:袁伟衡
7、,1984年生,在读硕士研究生,主要从事聚丙烯改性研究.联系电话:(010)59202169;E—mail:yuanweiheng@brici.ac.cn.合成树脂及塑料2009年第26卷个连续的纤维结构.这说明13晶型独特的束状聚集体在材料受到冲击力时可引发银纹.吸收大量的冲击能.同时,由于裂纹之间应力场的相互干扰.又可阻止裂纹的进一步发展,提高材料的韧性.由于B—PP再次受热后易转变成C/.一PP,在实际使用中,13一PP的热稳定性是较为关注的问题.秦亚伟等[1Qn1分别使用稀土类和酰胺类成核剂改性PP.经过多
8、组实验得出结论:经历多次热处理后,13一PP的相对含量基本不变,显示出13一PP具有良好的加工稳定性.此外,相对仅一PP,B—PP具有优良的抗腐蚀性(由于结晶度高且晶粒细小),突出的耐长期蠕变性和抗应力开裂性,优异的耐压性,耐表面磨损性和易焊接性等使B—PP更加受到青睐.213成核剂目前,获得13一PP的方法主要有:(1)温度梯度法;(2)剪切取向;(3)加
