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三 電飯煲專用聚丙烯改性材料的開發(fā)用于電飯煲上塑料制件的聚丙烯改性材料主要分為高光澤類和耐熱類，電飯煲外殼要求具有較高的光澤度，而中環(huán)和底座則要求材料較高的耐熱性，這一系列材料的開發(fā)主要以物理改性為主。主要原材料包括均聚PP、各種無機(jī)填料和助劑，電飯煲專用聚丙烯改性材料的開發(fā)圍繞著采用適當(dāng)?shù)墓に嚭团浞竭M(jìn)行共混而展開。關(guān)鍵技術(shù)從如下幾個(gè)方面闡述。1 PP的選擇國內(nèi)大型石化企業(yè)生產(chǎn)的PP品種很多，可以根據(jù)對(duì)材料加工流動(dòng)的要求選擇注塑級(jí)、熔融指數(shù)范圍在6—25的PP，但是由于合成工藝的不同，不同廠家的PP性能差異較大?？傮w來說，可以從環(huán)管反應(yīng)器為代表生產(chǎn)的聚丙烯粒料、釜式小本體法生產(chǎn)的聚丙烯粉料和聚丙烯回收料三個(gè)方面選擇PP作為基體材料。聚丙烯粒料的分子量穩(wěn)定、綜合物理性能和力學(xué)性能較好且不同批次的產(chǎn)品性能比較穩(wěn)定，由于在造粒階段已經(jīng)加入了必要的抗氧劑，因此耐候性能較好，但是價(jià)格相對(duì)高，而且與粉體無機(jī)材料共混，預(yù)混工藝難處理。而聚丙烯粉料的分子量分布寬、灰份高和鹵素含量大，各批次間性能不夠穩(wěn)定，物理性能、力學(xué)性能和耐候性能較差，不能直接使用，必須加入適當(dāng)?shù)闹鷦┻M(jìn)行改性，但是市場價(jià)格便宜，與同是粉料的無機(jī)填充料容易預(yù)混均勻。而盡管回收料非常廉價(jià)，但由于難以確保衛(wèi)生和物性的穩(wěn)定，一般不使用。2無機(jī)材料的選擇電飯煲專用聚丙烯改性材料中需要用到大量的無機(jī)填料。可以用于PP填充或增強(qiáng)的無機(jī)材料很多，包括滑石粉、碳酸鈣、高嶺土、硫酸鋇、云母、硅灰石、二氧化硅、玻璃纖維、各種工業(yè)廢渣等，不同材料的填充或增強(qiáng)效果不同。無論選擇何種填料，對(duì)PP改性材料最終性能有影響的無機(jī)粉料的特性有如下幾個(gè)方面。n粉料的幾何形狀----厚徑比（片狀）、長徑比（纖維狀），片狀和纖維狀無機(jī)填料具有增強(qiáng)作用，如滑石粉、硅灰石；而圓粒狀無機(jī)粉體僅有填充作用，如硫酸鋇。n粒徑----無機(jī)粉料具有較強(qiáng)的極性，相當(dāng)易于團(tuán)聚，因此無機(jī)粉料的原生粒徑與它在 PP中分散的粒徑不是一個(gè)概念，首先選用的無機(jī)粉體要有足夠大的目數(shù)，通過助劑和混合工藝使粉體在PP中保持盡量細(xì)小的分散團(tuán)聚體，分散粒徑越小，改性材料的綜合性能越好。最好達(dá)到納米級(jí)分散。一般1—10微米的分散粒徑，就能使材料獲得良好的使用性能。n表面性質(zhì)----無機(jī)材料是強(qiáng)極性的，而PP是非極性的，兩者不相容。需要適當(dāng)?shù)闹鷦﹣斫档头哿５谋砻孀杂赡苓M(jìn)行活化處理，防止粉體團(tuán)聚，增強(qiáng)與PP基體的親和力。有些廠家出售的粉體已經(jīng)進(jìn)行了活化處理，但不一定符合用戶的要求。因此一般無機(jī)粉料在使用前均要自主進(jìn)行表面處理。n物理性質(zhì)----包括粉料的密度、硬度、光學(xué)特性、熱性能、電性能、磁性能都將對(duì)PP改性材料的使用性能產(chǎn)生影響。如密度影響填充量、硬度影響耐磨性、光學(xué)特性影響色澤，熱、電、磁性能影響PP改性料的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和防磁輻射等。此外無機(jī)粉體的物理性質(zhì)對(duì)PP改性材料的耐熱性和加工流動(dòng)性能將產(chǎn)生重要影響?；?、碳酸鈣均能較大幅度地提高PP的熱變形溫度，但碳酸鈣卻使PP的加工流動(dòng)變差。研究表明，用熔融指數(shù)為11的均聚PP，分別以15%滑石粉和碳酸鈣填充，滑石粉+PP體系的熔融指數(shù)略大于11，而碳酸鈣+PP體系的熔融指數(shù)降低到8左右。n熱化學(xué)特性----無機(jī)粉體在PP改性材料使用過程中的化學(xué)穩(wěn)定性也將產(chǎn)生一些特殊功能，如Mg(OH)2、Al(OH)3等燃燒失去水而起到阻燃的作用。在高光澤聚丙烯材料開發(fā)過程中，制品光澤度是一個(gè)非常重要的控制指標(biāo)。研究表明各種填料對(duì)PP的光澤度影響規(guī)律如下。n填料的種類----除玻璃微珠外，幾乎所有的填料都會(huì)所PP改性料生產(chǎn)制品的光澤度下降，只不過程度不同而已，同等填充量的情況下填料對(duì)制品光澤度影響大小的一般次序如下：硫酸鋇<碳酸鈣<玻璃纖維<滑石粉<硅灰石<云母n填料的顆粒形狀----填料顆粒的微觀形狀對(duì)填充制品光澤度也有不同的影響規(guī)律。一般次序?yàn)椋呵蛐?lt;粒形<針形<片形，球形如硫酸鋇對(duì)制品光澤度影響最小，而針形或片形使制品光澤度大幅度下降。n填料的粒度及分布----填料的粒徑越小對(duì)填充制品光澤度的影響越小，粒徑分布越小則對(duì)光澤度也越小，這是由于制品表面大的顆粒容易對(duì)光線產(chǎn)生漫反射。n    填料的填充量----顯然填充量越大，光澤度越低。n填料的表面處理----表面處理改善了填料與PP的相容性，也使填料易于分散，一般處理過的填料比未處理過的填料填充PP制品的光澤度高10—40%n助劑的影響---一般潤滑劑都有利于提高制品的光澤度，而無機(jī)阻燃劑如三氧化二銻則使光澤度下降。在盡量減少PP改性材料中各種組分對(duì)制品表面光澤度的影響的同時(shí)，在電飯煲專用PP改性過程中可以加入一些提高PP制品光澤度的助劑，如成核劑、外潤滑劑、表面活性劑、熒光劑等，這些助劑能顯著提高填充PP的表面光澤度。無機(jī)材料的選擇非常關(guān)鍵，針對(duì)不同的要求選擇適當(dāng)?shù)臒o機(jī)材料，要考慮多方面的因素。例如是填充還是增強(qiáng)，是提高耐熱性還是阻燃性，是考慮光學(xué)性能還是導(dǎo)電性能等等，需要多方面地研究各種無機(jī)材料對(duì)PP改性材料制品的表面光澤、力學(xué)性能、耐熱性能、流變性能的影響。 3助劑的選擇為了確保PP改性材料的綜合性能，并突出其某一方面的使用性能，改性過程中需要添加各種助劑n功能助劑----針對(duì)性地改善材料的耐侯性、耐熱性、耐寒性、表面光澤等某一方面的特性的助劑，如抗氧劑、光澤劑等。n加工助劑----提高材料的可加工性能的助劑，如潤滑劑；有利于改善混合效果，促進(jìn)粉料分散和無機(jī)粉體與基體PP之間界面結(jié)合的助劑如偶聯(lián)劑、助偶聯(lián)劑、分散劑等。n    強(qiáng)化劑----能綜合提高材料性能的助劑，如成核劑。各種助劑的作用并不是單一的，而要使材料獲得某一方面的特性需要復(fù)配多種助劑。詳細(xì)研究每一種助劑對(duì)產(chǎn)品性能的作用規(guī)律，才可以根據(jù)用戶需要調(diào)整產(chǎn)品相關(guān)性能。4聚丙烯的成核技術(shù)PP改性最重要的方法之一是成核改性，在電飯煲專用系列改性材料中添加成核劑是提高PP改性材料綜合性能的重要措施。聚丙烯結(jié)晶主要有均相和異相二種成核方式。均相成核是在無外來物質(zhì)存在下，聚丙烯熔體在冷卻過程中主要依靠高聚物的熱漲落，高分子鏈段的有序排列而提供成核點(diǎn)，在較高的溫度下，容易被分子熱運(yùn)動(dòng)所破壞，只有在較低的溫度下形成。異相成核是添加外來成核劑提供成核點(diǎn)，成核劑降低PP成核的自由能，很少的加入量就可以使PP在較高的溫度下，以較快的速度成核結(jié)晶。成核劑的作用體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。n    充當(dāng)聚丙烯結(jié)晶的晶核。n縮短結(jié)晶誘導(dǎo)時(shí)間，減小過冷度，提高結(jié)晶溫度、速率和結(jié)晶取向程度，縮短加工成型周期。n提供更多成核點(diǎn)，細(xì)化球晶，降低球晶尺寸，起到自增強(qiáng)的作用。當(dāng)球晶尺寸小于可見光的波長時(shí)，便可得到透明的聚合物。 n    根據(jù)成核劑的不同，改變PP的晶型。n    降低熔體粘度，改善加工性能。n提高PP的結(jié)晶度，提高材料多方面的使用性能，例如提高拉伸強(qiáng)度和模量、彎曲強(qiáng)度和模量、沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度、硬度、表面光澤等。成核劑的功效十分顯著，近年來開發(fā)的PP成核劑種類很多，在電飯煲專用PP改性材料開發(fā)中可以從以下幾個(gè)方面選擇。一是無機(jī)類成核劑，實(shí)際上電飯煲專用聚丙烯改性材料開發(fā)中選用的無機(jī)粉體如滑石粉、高嶺土等都有一定的成核作用，無機(jī)物價(jià)格低廉，但成核作用較低而且只有粒度很?。?lt;5μ）時(shí)才能起成核作用。另一類是有機(jī)成核劑，包括增透型如山梨醇類、增強(qiáng)型如有機(jī)磷酸鹽類、特殊型如b晶成核劑，有機(jī)成核劑的成核效果明顯，但是價(jià)格昂貴。有機(jī)成核劑的種類非常多，同類產(chǎn)品的質(zhì)量差別很大，成核劑極大地改變了基體材料的亞微觀聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品性能的影響非常大，選擇成核劑的種類、用量和加工工藝使用要經(jīng)過大量試驗(yàn)。