Tenint en compte la poca resistència a l’impacte, la resistència a la intempèrie, la poca decoració superficial i la diferència entre la funcionalitat i les necessitats reals del polipropilè en termes d’electricitat, magnetisme, llum, calor i combustió a baixes temperatures, el polipropilè es modifica per convertir-se en actualment, el desenvolupament del processament de plàstics és el camp més actiu i més fructífer.
Modificació química de PP
Mitjançant la modificació de la copolimerització, la modificació de reticulació, la modificació de l’empelt, l’addició d’un agent nucleador, etc., es canvia el component de polímer de polipropilè i l’estructura macromolecular o la configuració de cristall per millorar les seves propietats mecàniques, resistència a la calor i resistència a l’envelliment. ampliar les seves àrees d’aplicació.
(1) Modificació de copolimerització
La modificació de la copolimerització és una modificació realitzada en l'etapa de síntesi de monòmers de propilè mitjançant catalitzadors com el metallocè. Quan els monòmers es polimeritzen, els monòmers d’olefines afegits es copolimeritzen amb ells per obtenir copolímers aleatoris, copolímers blocs i copolímers alterns. Es milloren les propietats mecàniques, la transparència i la fluïdesa de processament de l’homopolímer PP. . El complex format pel catalitzador metalocè utilitza un estat de transició amb formes irregulars com a centre actiu únic per aconseguir un control precís del pes molecular relatiu i la seva distribució, contingut de comòmers, distribució a la cadena principal i forma de cristall de polímer. estructura.
(2) Modificació de l’empelt
Les molècules de resina de PP (polipropilè) tenen una estructura lineal cristal·lina no polar amb baixa activitat superficial i sense polaritat. Té els inconvenients de la poca imprimibilitat de la superfície; mala adherència del recobriment; difícil de barrejar amb polímers polars; i difícil de ser compatible amb les fibres i farcits de reforç polar. La modificació de l’empelt consisteix a introduir grups polars a la cadena macromolecular per millorar la mescla, la compatibilitat i l’adhesió de PP i superar les deficiències de la barreja difícil, la compatibilitat difícil i l’enllaç difícil. Sota l’acció de l’iniciador, el monòmer d’empelt experimenta una reacció d’empelt durant la fusió i la mescla. L’iniciador es descompon per produir radicals lliures actius quan s’escalfa, es fon i s’escalfa. Quan els radicals lliures actius es troben amb monòmers d’àcid carboxílic insaturat, afavoreixen l’àcid carboxílic insaturat. Després d’obrir l’enllaç inestable del monòmer àcid, reacciona amb el radical lliure actiu de PP per formar el radical lliure d’empelt, que després s’acaba amb un molecular reacció de transferència en cadena. Els mètodes comuns de modificació de l’empelt de PP inclouen: mètode de fusió, mètode de solució, mètode de fase sòlida, mètode de suspensió, etc. Aquests grups polars milloren la compatibilitat de PP i milloren molt la resistència a la calor i les propietats mecàniques.
(3) Modificació de reticulació
La modificació de la reticulació consisteix principalment a modificar polímers lineals o dendrítics en polímers semblants a una xarxa mitjançant mètodes de reticulació. La modificació de reticulació de PP (polipropilè) pot millorar les seves propietats mecàniques, la resistència a la calor i l’estabilitat morfològica i escurçar el cicle d’emmotllament. Els principals mètodes de modificació de reticulació del polipropilè són la modificació de reticulació química i la modificació de reticulació per radiació. La principal diferència és que el mecanisme de reticulació és diferent i la font activa és diferent; la modificació química de reticulació es realitza afegint un agent auxiliar de reticulació. La modificació, la modificació de la reticulació de la radiació s’aconsegueix principalment mitjançant radiació forta o llum forta. A causa del requisit de la modificació de la reticulació de la radiació per al gruix de PP, és difícil popularitzar aquest mètode. En l'actualitat, el mètode d'empelt i reticulació de silà s'ha desenvolupat ràpidament a causa de la seva capacitat per preparar materials amb excel·lents propietats. El PP produït pel mètode d'empelt i reticulació de silà té una alta resistència, una bona resistència a la calor, una alta resistència a la fusió, una forta estabilitat química i resistència a la corrosió. és bó.
PP modificació física
En el procés de barreja i pastat, s’afegeixen additius orgànics o inorgànics a la matriu de PP (polipropilè) per obtenir compostos de PP amb un rendiment excel·lent, que inclouen principalment: modificació d’ompliment, modificació de barreja, etc.
(1) Modificació de farciment
En el procés d’emmotllament de PP, farcits com silicat, carbonat càlcic, sílice, cel·lulosa, fibra de vidre, etc. s’omplen al polímer per millorar la resistència a la calor de PP, reduir els costos, augmentar la rigidesa i reduir la contracció del motlle. Però la força d’impacte i l’allargament del PP disminuirà en conseqüència. Com a bigotera inorgànica no metàl·lica amb un rendiment excel·lent, la fibra de vidre té un preu baix, un bon aïllament, una forta resistència a la calor, una bona resistència a la corrosió, una alta resistència mecànica i s’utilitza àmpliament. Les propietats dels PP modificats mitjançant l’ompliment de fibra de vidre s’han millorat significativament. No obstant això, les propietats mecàniques del material es poden millorar significativament quan la quantitat de fibra de vidre és aproximadament del 30%; si la quantitat és massa gran, una part de la fibra de vidre no s'impregnarà del tot i el rendiment d'unió entre la matriu de polímer i la interfície de fibra de vidre serà pitjor. , Com a resultat d’una disminució de la resistència mecànica del material compost i, amb l’augment de l’afegit de fibra de vidre, disminueix el rendiment de flux del material compost, resultant en dificultats en el rendiment del procés d’emmotllament de PP.
(2) Modificació de barreja
Combinació de PP (polipropilè) amb polietilè, plàstics d’enginyeria, elastòmer o cautxú termoplàstic, etc., per aconseguir un mètode de modificació que millori el rendiment del PP. La modificació de la barreja es completa en equips de processament com ara mescladors interns, molins oberts, extrusores, etc. El procés és fàcil d'ajustar, el cicle de producció és curt i el cost és baix. Pot millorar la coloració, processabilitat, antiestàtic i resistència de PP. Diverses propietats com l'impacte. La barreja de polímers pot sintetitzar el rendiment excepcional de cada component i suplir les deficiències de cada component. El rendiment general de la mescla es millora significativament, però la resistència a la baixa temperatura i la resistència a l’envelliment del PP modificat barrejat encara no són ideals. Durant la modificació de la mescla, la força de tall pot fer que una part de la cadena macromolecular es talli per formar radicals lliures i formar copolímers empeltats o bloquejats. Aquests nous copolímers també poden compatibilitzar eficaçment el PP.
La tecnologia de modificació de PP ha duplicat les propietats mecàniques dels materials compostos, ha ampliat molt el camp d’aplicació de PP, ha millorat la rendibilitat dels productes, ha promogut el procés d’enginyeria de PP i ha ampliat el PP des de plàstics generals fins al camp dels plàstics d’enginyeria. , Cosa que amplia la seva gamma d'aplicacions. En els darrers anys, la investigació de la tecnologia de modificació de PP s'ha desenvolupat ràpidament i cada vegada s'han aplicat més tecnologies noves a la modificació de PP. El rendiment integral de PP s'ha millorat significativament, el camp d'aplicació s'ha ampliat contínuament i les perspectives de desenvolupament són molt àmplies.
(3) Modificació millorada
L’addició de materials fibrosos als plàstics pot augmentar significativament la resistència dels materials plàstics, per la qual cosa s’anomena modificació millorada. Els materials amb una gran relació diàmetre-gruix poden augmentar significativament el mòdul de flexió (rigidesa) dels materials plàstics, que també es pot anomenar modificació millorada.
Els materials de reforç utilitzats en la modificació del reforç de PP (polipropilè) són principalment fibra de vidre i els seus productes, a més de fibra de carboni, fibra orgànica, fibra de bor, bigotis, etc. Entre els PP reforçats amb fibra de vidre, les fibres de vidre més utilitzades són fibres de vidre sense àlcalis i fibres de vidre mitjanes àlcalis, de les quals més s’utilitzen fibres de vidre sense àlcalis. El diàmetre de la fibra de vidre es controla dins de l’interval de 6-15 μm i s’ha de garantir que la longitud de la fibra de vidre és de 0,25-0,76 mm, cosa que no només pot garantir el rendiment del producte, sinó que també permet dispersar bé la fibra de vidre. . Generalment es creu que l’efecte de modificació només és quan la longitud de la fibra de vidre del producte és superior a 0,2 mm. El contingut de fibra de vidre (fracció de massa) és preferiblement del 10% al 30% i el rendiment disminueix quan supera el 40%. A més, l’addició d’agent d’acoblament organosilà pot fer que la fibra de vidre i el PP formin una bona interfície, millorin el mòdul de flexió, la duresa, la temperatura de deformació de la càrrega del sistema compost, especialment l’estabilitat dimensional.
Com que el PP reforçat amb fibra de vidre pot millorar la resistència mecànica i la resistència a la calor, i el PP reforçat amb fibra de vidre té una bona resistència al vapor d’aigua, resistència química i resistència a la fluència, es pot utilitzar com a plàstic d’enginyeria en moltes ocasions, com ara pales de ventiladors, reixa d’escalfador, impulsor bomba, pantalla, estufa elèctrica i estufa, etc. Mentre que el volum de producció de polipropilè es desenvolupa ràpidament, també es desenvolupen constantment noves prestacions, de manera que l'amplitud i la profunditat de la seva aplicació canvien constantment. En els darrers anys, s'ha millorat durant la reacció de polimerització o les mesures preses durant la granulació després de la polimerització. Han sortit algunes noves varietats de polipropilè amb propietats més úniques, com el polipropilè transparent i el polipropilè d'alta resistència a la fusió.
Modificació transparent
La cristal·lització de PP (polipropilè) és la principal causa d’opacitat. Utilitzant la tendència a la congelació ràpida per congelar PP, es pot obtenir una pel·lícula transparent. No obstant això, per a productes amb un gruix de paret determinat, la capa central no es pot refredar i congelar ràpidament a causa de la transferència de calor. Per tant, per a productes amb un gruix determinat, no es pot esperar que el refredament ràpid augmenti la transparència i cal iniciar la llei de cristal·lització i els factors d’influència del PP.
El PP modificat obtingut per certs mitjans tècnics pot tenir una excel·lent transparència i brillantor superficial, i fins i tot pot ser comparable als plàstics transparents típics (com ara PET, PVC, PS, etc.). El PP transparent és més superior en la seva alta temperatura de distorsió de la calor, generalment superior a 110 ° C, i fins i tot fins a 135 ° C, mentre que la temperatura de distorsió de la calor dels tres plàstics transparents anteriors és inferior a 90 ° C. A causa dels avantatges evidents del rendiment de PP transparents, en els darrers anys s’ha desenvolupat ràpidament al món. Els seus camps d’aplicació van des de les necessitats quotidianes de la llar fins a l’equip mèdic, des de subministraments d’embalatge fins a estris resistents a la calor (per escalfar microones) i s’utilitzen en grans quantitats.
La transparència del PP es pot millorar de les tres maneres següents:
(1) Utilitzeu catalitzador metalocè per polimeritzar PP amb transparència;
(2) Obteniu PP transparent mitjançant copolimerització aleatòria;
(3) Afegiu un modificador de transparència (principalment agent nucleador) al polipropilè normal per millorar-ne la transparència.
Polipropilè d'alta resistència a la fusió
Un dels desavantatges del polipropilè és la baixa resistència a la fusió i la poca resistència a la caiguda. En general, els polímers amorfs (com ABS i PS) presenten un comportament elàstic semblant al cautxú en un ampli rang de temperatura, mentre que el polipropilè semi-cristal·lí no. Aquesta deficiència fa que el polipropilè no es pugui termoformar en un ampli rang de temperatures. El seu punt de reblaniment és molt proper al seu punt de fusió. Un cop arriba al punt de fusió, la viscositat de la fosa cau bruscament i la força de la fosa també cau bruscament, cosa que provoca un calent. . El polipropilè d’alta resistència a la fusió (HMSPP) es refereix al polipropilè la força de la seva fosa no és sensible a la temperatura i al cabal de fosa i té grans perspectives de desenvolupament i aplicació.
HMSPP és una resina que conté polipropilè ramificat de cadena llarga, que s’empelta durant la post-polimerització. La força de fusió d’aquest homopolímer és 9 vegades la de l’homopolímer normal de polipropilè amb característiques de flux similars. Quan la densitat i el cabal de fusió són similars, la força de rendiment, el mòdul de flexió, la temperatura de distorsió de la calor i el punt de fusió de HMSPP són superiors a la del polipropilè ordinari, però la resistència a l’impacte entallada és inferior a la del polipropilè ordinari.
Una altra característica de HMSPP és que té una temperatura de cristal·lització més alta i un temps de cristal·lització més curt, cosa que permet desemmotllar les parts termoformades a una temperatura més alta per escurçar el cicle d’emmotllament. Es pot fer més gran en equips normals de termoconformat. Relació d’estirament, envàs de paret prima.
A una velocitat de deformació constant de HMSPP, l'estrès del flux de fosa comença a augmentar gradualment, i després augmenta exponencialment, mostrant un comportament evident d'enduriment de la deformació. Quan es produeix una tensió, la viscositat extensional del polipropilè ordinari baixa immediatament, mentre que l’HMSPP es manté estable. La capacitat d’enduriment de la tensió de l’HMSPP pot assegurar que mantingui una deformació uniforme durant la formació i l’estirament, mentre que els PP normals sempre es deformen des de la part més feble o més calenta de l’estructura quan s’estira, donant lloc a diversos defectes del producte, o fins i tot al no formar-se. .
Actualment, hi ha dos mètodes principals per preparar HMSPP: un consisteix a modificar el polipropilè amb altres compostos de manera reactiva i l’altre és modificar el polipropilè amb altres polímers. Els mètodes específics d’implementació són principalment el mètode de radiació, el mètode d’extrusió reactiva, el mètode d’empelt d’inici durant la polimerització, etc. En el procés de preparació de l’HMSPP, hi ha dos problemes principals: la degradació i la gelificació del polipropilè. Al mateix temps, hi ha competència entre l’empelt de polímers i l’homopolimerització de monòmers, el trencament d’unió β de la cadena principal del polímer i la reticulació i ramificació. competició. El principal factor que afecta la força de fusió d’un polímer és la seva estructura molecular. Pel que fa al polipropilè, la massa molecular relativa, la seva distribució i si té una estructura de cadena ramificada determina la seva força de fusió. En general, com més gran sigui la massa molecular relativa, més àmplia serà la distribució relativa de la massa molecular i més gran serà la força de fusió. Les branques de cadena més llargues poden augmentar significativament la força de fusió del polipropilè empeltat.
La resina especial HMSPP resol el difícil problema del termoformat de polipropilè normal. Es poden formar envasos de parets primes amb una proporció d’estirament més gran en equips de termoconformat normals. El rang de temperatura de processament és ampli, el procés és fàcil de dominar i el gruix de la paret del contenidor és uniforme. Es pot utilitzar per fabricar envasos d’aliments per microones i envasos d’esterilització de rèplica a alta temperatura. El polipropilè ordinari barrejat amb HMSPP té una temperatura i velocitat de processament més altes que el polipropilè ordinari pur i la transparència de la pel·lícula feta és millor que el polipropilè normal. Això es deu principalment a que l’HMSPP té les característiques d’enduriment de la tensió per tracció i la seva branca de cadena llarga té l’efecte de refinar el nucli cristal·lí.
El comportament d’enduriment de la deformació de HMSPP és un factor clau per aconseguir una alta proporció d’estirament i una velocitat de recobriment ràpida. Utilitzeu HMSPP per obtenir una velocitat de recobriment més gran i un gruix de recobriment més prim. HMSPP té una alta resistència a la fusió i una viscositat allargada. La seva viscositat allargada augmenta amb l’augment de la tensió de tall i del temps. El comportament d’enduriment de la tensió afavoreix el creixement estable de les cèl·lules, inhibeix el dany de la paret del micropor i obre l’extrusió de polipropilè. La possibilitat d’escumar.
Tot i que la investigació del polipropilè d’alta resistència a la fusió va començar a finals dels anys vuitanta, les seves excel·lents propietats, avantatges raonables en el preu i una àmplia gamma d’aplicacions han estat reconegudes a tot el món i han substituït gradualment el PS i l’ABS tradicionals. les seves perspectives de desenvolupament i utilització són àmplies.
El polipropilè és un dels plàstics d’ús general més importants i és la varietat de més ràpid creixement en termes de quantitat absoluta, amplitud i profunditat d’aplicació. Com a indústria modificada dels plàstics, l’alt rendiment, la multifuncionalitat i l’enginyeria de polipropilè&# 39 sempre han estat tasques importants al davant.
