500吨/年β晶型成核剂母料生产线的可行性分析文献综述

 2021-11-07 10:11

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1.前言

随着人们对透明包装材料的需求增长,近些年等透明薄膜透明片材及其他透明制品的需求快速增长,成核剂的需求量也迅速增长,年国内的科研、生产企业约20家,生产能力超过2000吨,2006年的产量约1200吨,表观消费量达1000吨,出口超过200吨。主要生产企业有:北京燕山石化树脂研究所、兰州石化研究院、山西省化工研究院、湖北松滋市树脂厂、广东炜林纳功能材料有限公司、上海塑料公司、华东理工大学、北京市鹰山化工厂、北京化工大学、扬子石化公司研究院、齐鲁石化公司树脂应用研究所、广东石化总厂研究所、北京市化工研究院、河南省科学院化学所、广州合成化学研究所等十几家研究单位从事成核剂的开发与应用,并已取得成效。

PP因结晶条件不同通常可生成α、β、γ、δ和拟六方态等5种晶型,其中以α和β晶型较为常见。通常情况下由加入成核剂形成。α晶型是单斜晶系所形成的的的最普通和最稳定的形式,熔点为167℃ ,晶格参数a为0.665nm,b为2.096nm,c为0.65nm,商品化聚丙烯中主要含有α晶型。β晶型属六方晶系,熔点为150℃,晶格参数a与b都为0.638nm,c为0.635nm,由于其在增韧及制造电容器粗化膜等方面取得良好的应用效果,因而研究者日众[1-4]。添加β晶型成核剂是目前得到高含量β晶型聚丙烯的最佳方法,它可以使聚丙烯形成球晶尺寸较小的β晶型,加快结晶速度,提高冲击强度。塑料助剂的母料化,可以改善助剂在塑料基体中的分散性,从而可以提高制品性能,减少助剂的损失和用量, 降低成本,也避免了粉末飞扬造成的环境污染对人身的危害,是今后塑料助剂的发展方向。

2.成核机理

目前解释β晶成核剂成核机理主要基于异相成核中的附生结晶理论。异相成核是指PP 熔体中存在固相杂质(如成核剂)或未被破坏的PP晶核,在其表面吸附PP分子形成晶核的过程。附生结晶机理指某一晶体(聚烯烃树脂)在另一晶体(β晶成核剂)上沿着一个或多个严格限制的结晶学方向生长,在β晶成核剂的表面诱导下的取向结晶。一般认为附生结晶是以2物质间的某种几何匹配(如晶格匹配或结构匹配)为基础的,如原子间距、分子间距、晶面间距等,且认为10% -15%的失配率是复生结晶能够发生的上限。就β晶成核剂而言,就是当聚合物分子链之间的间距和β晶成核剂基体存在的尺寸相匹配,且聚合物沿分子链轴向的重复周期和β晶成核剂基体也存在匹配, 成核剂能够有效诱导聚烯烃树脂以β晶态结晶, 最终形成β晶树脂晶体。

3.β晶型成核剂种类

目前市场上商品化的β晶成核剂主要以酰胺类为主,新开发的稀土类β晶成核剂也具有很高的应用价值。不同类型β晶成核剂及其特点见表1。

4.β晶型成核剂对聚丙烯力学性能的影响

窦 强,王斌合成了一种与传统还原染料、庚二酸等β晶型成核剂完全不同的新型酰胺化合物β晶型成核剂, 用于聚丙烯的增韧改性, 取得了良好的效果,现在研究了其对聚丙烯J340 的力学性能的影响, 并对改性聚丙烯的结晶行为进行了偏光显微镜观察、DSC 和广角X 射线衍射分析。

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