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无规共聚pp的基础知识
发布日期:2015-03-27        浏览次数:

聚丙烯无规共聚物也是聚丙烯的一种,它的高分子链的基本结构用加入不同种类的单体分于加以改性。乙烯是最常用的单体,它引起聚丙烯物理性质的改变。与PP均聚物相比,无规共聚物改进了光学性能(增加了透明度并减少了浊雾),提高了抗冲击性能,增加了挠性,降低了熔化温度,从而也降低了热熔接温度;同时在化学稳定性、水蒸汽隔离性能和器官感觉性能(低气味和味道)方面与均聚物基本相同。应用于吹塑、注塑、薄膜和片材挤压加工领域,作食品包装材料、医药包装材料和日常消费品。
  化学结构
  PP无规共聚物一般含有 1- 7%(重量)的乙烯分子及 99— 93%(重量)的丙烯分子。在聚合物链上,乙烯分子无规则地插在丙烯分子中间。在这种无规的或统计学共聚物中,大多数(通常 75%)的乙烯是以单分子插入的方式结合进去的,叫做X3基团(三个连续的乙烯[CH2]依次排列在主链上),这还可看成是一个乙烯分子插在两个丙烯分子中间。
  另有 25%的乙烯是以多分子插入的方式结合进主链的,又叫X5基团,因为有5个连续的亚甲基团(两个乙烯分子一起插在两个丙烯分子中间)。很难把X5和更高的基团如X7、X9等加以区分。鉴于此,把XS和更高基团的乙烯含量一起统计为>X3%。
  无规度比值X3/X5可以测定。当X3以上基团的百分比很大时,将显著降低共聚物的结晶度,这对无规共聚物的最终性能影响很大。共聚物中极高含量的乙烯对聚合物结晶度的影响,类似于高无规聚丙烯含量时的作用。
  无规PP共聚物不同于均聚物,因为无规地插入聚合物主链中的乙烯分子阻碍了聚合物分子的结晶型排列。共聚物结晶度的降低引起物理性质的改变:无规共聚物与PP均聚物相比刚度降低,抗冲击性能提高,透明度更好。乙烯共聚物还有较低的熔化温度,这成了它们在某些方面应用时的优点。
无规共聚物含有较多的可革取物和无规PP,以及乙烯含量高得多的聚合物链。这种较高的可革取物含量,视不同的聚合过程,不同程度地存在于所有的商品共聚物材料中,并在满足联邦食品管理局(FDA)关于食品接触的规定上造成困难。
  制造方法
  乙烯/丙烯无规共聚物是由乙烯分子和丙烯分子同时进行聚合反应而制得的,所用反应器与生产PP均聚物的一样。乙烯分子比丙烯分子小,反应快于(反应活性约十倍)丙烯。这使催化剂的立体定向性减弱而活性增大,从而导致无规聚丙烯生成量增多。为了减少这种无规物的生成,需要降低反应温度,从而降低催化剂的活性,并减少最终产物中无规异构体的含量,得到一种具有较均衡性能的产品。
乙烯含量高(>3%)的无规共聚物在生产过程中处理起来比较困难,也很难在己烷稀释剂中进行聚合反应,因为反应的二级副产品(无规聚丙烯和含乙烯量很高的共聚物)能溶于己烷。这在液体丙烯的本体聚合反应也是一样,尽管溶解度较低。己烷稀释工艺生产出的大量副产品,必须在己烷再循环阶段分离出来,这会增加总生产成本,然而却能得到合少量可溶组分的较清洁的聚合物。 在本体聚合工艺中,这些杂质会留在聚合物中,并在处理薄片状材料时带来麻烦。而且,最终共聚产品中含有较多的可溶性杂质。使用有机溶剂进行二次清洗,可除去大部分杂质,但又会提高共聚物的总生产成本。一般地,副产物含量高时,薄片状无规共 聚物会变得较粘,当乙烯含量高于3.5%(重量)时,这个问题更突出。
  共聚物熔点降低和乙烯含量直接相关。据报导,乙烯含量为7%时,共聚物的熔点低达152°F。X3含量对共聚物熔点的影响比儿及更高基因含量的影响更大。它还取决于催化剂本身,及其以X3基团代替以X5基团结合乙烯的能力。
  材料性能
  物理性能:一般地说,无规PP共聚物比PP均聚物的挠曲性好而刚性低。它们在温度降至32°F时,还能保持适中的冲击强度,而当温度降至-4°F时,有用性就有限了。共聚物的弯曲模量( 1%应变时的割线模量)在 483~1034MPa范围内,而均聚物则在1034~1379MPa范围内。PP共聚物材料的分子量对刚性的影响不如PP均聚物的大。带切口的悬臂梁式冲击强度一般在0.8~1.4英尺·磅/英寸的范围内。
  耐化学性能:无规PP共聚物对酸。碱、醇、低沸点碳氢化合物溶剂及许多有机化学品的作用有很强的抵抗力。室温下,PP共聚物基本不溶于大多数有机溶剂。而且,当暴露在肥皂、皂碱液。水性试剂和醇类中时,它们不象其它许多聚合物那样会发生环境应力断裂损坏。当与某些化学品接触时,特别是液体烃。氯代有机物和强氧化剂,能引起表面裂纹或溶胀。非极性化合物一般比极性化合物更容易为聚丙烯所吸收。
  阻隔性能:PP共聚物和均聚物都有很低的水蒸汽渗透率(0.5克/毫升/100平方英寸/24小时)。这些性质可以通过定向加以改进。拉伸吹塑型聚丙烯瓶子已把抗水蒸汽渗透性能改进至0.3,氧气渗透率到2500。
  电性能:一般地,聚丙烯有很好的电性能,包括:高介电强度,低介电常数和低损耗因子;然而,电力应用一般选择均聚物。
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