3.2 提高PP透明性的方法 根據(jù)上述原理,可通過以下方法來控制PP的形態(tài)結構,達到降低結晶度、控制結晶質量(包括晶型、球晶含量、晶體尺寸、晶體規(guī)整性等)、降低光散射作用等目的。3.2.1 添加透明劑 添加透明改性劑就是在PP中加入某些小分子物質以提高其透光率、折光指數(shù)。實驗證明,改性劑的加入量與透光率成拋物線變化,這主要是因為,改性劑太多時,對結晶度增長的影響程度大于降低晶體尺寸的影響程度,反而使透光率降低。3.2.2 聚合物共混透明改性 聚合物共混透明改性是在PP中混入其它樹脂而達到增透的目的。其原理同成核劑相似,共混物也起到一種異相成核的作用而降低晶體的尺寸。3.2.3 雙向拉伸透明改性 對PP薄膜進行雙向拉伸可通過強制性的拉伸力破壞制品中原有的結晶顆粒,而使制品中的晶體尺寸變小,從而提高透光率。3.2.4 控制加工工藝條件提高透光性 工藝條件控制也是一種非常有效的透明改性方法。其中,加工溫度和冷卻溫度是影響較大的兩個工藝條件。 在保證聚合物為熔融狀態(tài)的情況下,加工溫度越低,殘留于熔體內的原有晶核會越多,起到成核劑的作用,使結晶尺寸變小,提高透明性。 而冷卻溫度越低,冷卻越快,熔體迅速通過結晶區(qū),結晶度越低,球晶尺寸越小,越有利于透明性的提高。 此外,成型過程中的取向會增大制品的雙折射,因此必須加以克服。 在上述幾種方法中,添加透明劑是最有效的一種方法,這是因為其技術難度較低,靈活性好,簡單易行,該方法已經(jīng)成為目前提高PP透明性最常用、最活躍的使用方法。自70年代中期,日本人Hamad發(fā)現(xiàn)在PP中添加透明劑可以提高其透明性和光澤度,而且經(jīng)增透的PP熱變形溫度、剛性及屈服強度高,結晶速度快,加工周期短。從此,這一技術在世界范圍內得到普遍采用,并于80年代初實現(xiàn)透明PP的商業(yè)化,隨后許多國家采用加入高效透明劑的方法生產出了高透明、高光澤、剛性、韌性優(yōu)良的PP樹脂。據(jù)資料統(tǒng)計,1991年至1996年間,透明PP制品的增長速度高出常規(guī)PP制品7%-9%。目前,美國幾乎所有的PP生產廠至少生產一個牌號的透明聚丙烯樹脂。近年,雖有報道德國BASF公司和Hoechst公司的聯(lián)合公司Targor公司采用茂金屬催化劑生產高透明PP樹脂(Metocene X50081),透明度與PS相當,但大多數(shù)廠家仍以采用透明劑生產透明PP為主,如Amoco Polymer公司開發(fā)的高透明PP系列(Acclear),就是采用Milliken化學品公司的透明包裝技術(使用透明劑)。4 成核透明添加劑的生產現(xiàn)狀 據(jù)文獻報道,近年來國內外許多企業(yè)對PP成核劑的研究和開發(fā)相當活躍,已經(jīng)商品化的品種也很多??煞譃闊o機物和有機物兩大類,無機成核劑為滑石粉、碳酸鈣等一類物質;有機類成核劑一般是指低分子量的有機化合物,主要有脂肪羧酸金屬皂、山梨醇衍生物、芳香族羧酸金屬皂和有機磷酸鹽等。 無機類成核劑價廉實用,但對PP的透明性、表面光澤等改善效果很差,不適合用于高檔制品的生產;有機類成核劑中,芳香族羧酸金屬皂的價格也較低,對PP的透明性有一定的改善作用,但與PP的相容性差,容易在塑料加工設備中結垢。山梨醇衍生物類與有機磷酸鹽類等成核劑對PP的透明性有顯著的改進作用,因此將這些成核劑稱為成核透明劑或透明劑。通過比較,山梨醇衍生物類對PP透明性的改進性能優(yōu)于有機磷酸鹽類,而且與PP相容性好,有機磷酸鹽類價格較高,并且在PP中的分散性較差,在實際應用中有一定的局限性。因此,山梨醇類衍生物已成為國內外開發(fā)最活躍、品種最多、產銷量最大的一類PP成核透明劑。 目前世界范圍內較大的透明劑生產商主要有:Milliken(美國)化學品公司、New Japan Chemical(日本)、EC化學品公司(日本)、三井東亞公司(日本)、Ciba(瑞士)公司等。 國內聚丙烯的生產量和消費量呈現(xiàn)逐年上升趨勢。1992年的國內聚丙烯生產量為722kt/a,進口量為624kt/a,表觀消費量為1240kt/a。到1998年,國內聚丙烯的產量為2033kt/a,進口量為1544kt/a,表觀消費量3549kt/a,預計到2005年國內對聚丙烯的需求量可達到6953kt。國內透明聚丙烯的應用目前僅局限于薄膜、片材、杯子、微波爐炊具及其少量的注塑制品等,保守估計2000年全國的透明聚丙烯需求量在100kt/a,預計2005年的需求量為200-300kt/a,即透明聚丙烯僅占國內對聚丙烯需求量的2.8%-4.3%。隨著透明聚丙烯領域的不斷拓寬,還會進一步增長。如果按照添加量0.4%計算,到2005年,國內對透明劑的需求量為800-1200t/a。因此透明劑已形成了市場規(guī)模,具有廣闊的市場前景。但國內現(xiàn)有裝置的生產規(guī)模不足100t/a,如山西省化學研究所、湖北省樹脂研究所等所建的均為中試生產裝置,產量遠遠滿足不了國內的需求,生產透明PP的廠家所用透明添加劑仍主要依賴于進口,要適應未來塑料工業(yè)的快速發(fā)展,在產品結構、內在質量和規(guī)模效益等方面還有大量工作要做,特別是對今后高效透明劑的開發(fā)和生產,應成為今后發(fā)展的重點。5 結束語 國內透明聚丙烯的市場已經(jīng)啟動,國外廠商正千方百計搶占國內市場,因此應抓住機遇,加大國內透明PP的生產開發(fā)步伐,進一步拓展透明聚丙烯的應用領域。同時,透明劑對提高聚丙烯制品的透明性至關重要,透明劑在聚合物助劑市場呈現(xiàn)產銷兩旺的勢頭,產品開發(fā)和應用技術研究也很活躍,市場對透明劑的需求也在不斷上升,這對于透明劑大部分依靠進口的中國企業(yè)來說既是一個巨大的挑戰(zhàn),也是一個巨大的機遇。因此,加大國內透明劑的生產開發(fā)步伐,迅速開發(fā)高效透明添加劑、提高產品質量、增加品種具有重大的意義。另外,還應進一步拓展其應用領域,力爭盡快形成較大的透明劑生產能力,滿足用戶的需求,這樣不僅可實現(xiàn)PP透明添加劑的國產化,降低企業(yè)的生產成本,還可提高企業(yè)的產品質量和市場競爭力。
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