塑料助劑又叫塑料添加劑,是聚合物(合成樹脂)進(jìn)行成型加工時(shí)為改善其加工性能或?yàn)楦纳茦渲旧硇阅芩蛔愣砑拥囊恍┗衔?。例如,為了降低聚氯乙烯樹脂的成型溫度,使制品柔軟而添加的增塑?又如為了制備質(zhì)量輕、抗振、隔熱、隔音的泡沫塑料而要添加發(fā)泡劑;有些塑料的熱分解溫度與成型加工溫度非常接近,不加入熱穩(wěn)定劑就無法成型。因而,塑料助劑在塑料成型加工中占有特別重要的地位。用于塑料成型加工品的一大類助劑,包括增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑、防霉劑、著色劑和增白劑(見顏料)、填充劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、脫模劑等。其中著色劑、增白劑和填充劑不是塑料化學(xué)品,而是泛用的配合材料。
聚丙烯,是丙烯通過加聚反應(yīng)而成的聚合物。系白色蠟狀材料,外觀透明而輕?;瘜W(xué)式為(C3H6)n,密度為0.89~0.91g/cm3, [1] 易燃,熔點(diǎn)189℃,在155℃左右軟化,使用溫度范圍為-30~140℃ [2] 。在80℃以下能耐酸、堿、鹽液及多種有機(jī)溶劑的腐蝕,能在高溫和氧化作用下分解。聚丙烯廣泛應(yīng)用于服裝、毛毯等纖維制品、醫(yī)療器械、汽車、自行車、零件、輸送管道、化工容器等生產(chǎn),也用于食品、藥品包裝。
聚丙烯簡稱PP,是一種無色、無臭、、半透明固體物質(zhì)。 [4] 聚丙烯是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂,為無色半透明的熱塑性輕質(zhì)通用塑料。具有耐化學(xué)性、耐熱性、電絕緣性、高強(qiáng)度機(jī)械性能和良好的高耐磨加工性能等,這使得聚丙烯自問世以來,便迅速在機(jī)械、汽車、電子電器、建筑、紡織、包裝、農(nóng)林漁業(yè)和食品工業(yè)等眾多領(lǐng)域得到廣泛的開發(fā)應(yīng)用。 [4] 近年來,隨著我國包裝、電子、汽車等工業(yè)的快速發(fā)展,地促進(jìn)了我國工業(yè)的發(fā)展。 [5] 而且因?yàn)槠渚哂锌伤苄?,聚丙烯材料正逐步替代木制產(chǎn)品,高強(qiáng)度韌性和高耐磨性能已逐步取代金屬的機(jī)械功能。 另外聚丙烯具有良好的接枝和復(fù)合功能,在混凝土、紡織、包裝和農(nóng)林漁業(yè)方面具有的應(yīng)用空間。
小鼠以8g/kg劑量灌胃1~5次,未引起明顯中毒癥狀。大鼠吸入聚丙烯加熱至210~220℃時(shí)的分解產(chǎn)物30次,每次2h,出現(xiàn)眼粘膜及上呼吸道刺激癥狀。與聚乙烯相同禁止用其再生制品盛裝食品。
采用液相本體法的典型代表是BASELL公司的Spherizone液相本體法工藝。Spherizone是一種氣相循環(huán)技術(shù),采用齊格勒-納塔催化劑,可生產(chǎn)出保持韌性和加工性能同時(shí)又具有高結(jié)晶度、剛性和更加均一的聚合體。它可在單一反應(yīng)器中制得高度均一的多單體樹脂或雙峰均聚物。Spherizone循環(huán)反應(yīng)有二個互通的區(qū)域,不同的區(qū)域起到由其它工藝的氣相和液相環(huán)管反應(yīng)器所起的作用。這兩個區(qū)域能產(chǎn)生具有不同相對分子質(zhì)量或單體組成分布的樹脂,擴(kuò)大了聚丙烯的性能范圍。 [10]
該工藝的核心設(shè)備為MZCR(多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器系統(tǒng))反應(yīng)器R230系統(tǒng)。該反應(yīng)器由提升管和下降管兩部分組成。在提升管內(nèi)聚合物通過反應(yīng)氣體向上吹,形成流化,并送入下降管的上部經(jīng)過旋風(fēng)分離器后,粉料在收集在下降管內(nèi)。反應(yīng)氣體由離心式壓縮機(jī)通過外部的管線循環(huán),反應(yīng)熱依靠在外部循環(huán)管線上的循環(huán)器冷卻器來移出。反應(yīng)器產(chǎn)品通過安裝在下降管下部的閥門排出。排出的粉料經(jīng)過高壓和低壓脫氣后,在生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物時(shí),直接進(jìn)行汽蒸和干燥,得到粉料產(chǎn)品。生產(chǎn)抗沖產(chǎn)品時(shí),經(jīng)過高壓脫氣后的粉料排入氣相流化床反應(yīng)器。該反應(yīng)器仍采用Spheripol II氣相反應(yīng)器系統(tǒng)。共聚反應(yīng)器為立式圓筒式容器,上、下為球形封頭,下部為沸騰床,主體材料為不銹鋼,內(nèi)表面拋光。
采用氣相本體法的典型代表是DOW化學(xué)公司Unipol氣相工藝。Unipol氣相聚丙烯工藝是美國聯(lián)碳公司(UCCP)和殼牌公司于二十世紀(jì)八十年代開發(fā)的一種氣相流化床聚丙烯工藝,是將應(yīng)用在聚乙烯生產(chǎn)上的流化床工藝移植到聚丙烯生產(chǎn)中,并獲得成功。該工藝采用催化劑體系,主催化劑為載體催化劑,助催化劑為三乙基鋁、給電子體。
PP(聚丙烯)樹脂分子呈非極性結(jié)晶型線型結(jié)構(gòu),表面活性低,無極性。存在表面印刷性不良;涂布粘接不良;與極性高聚物難以共混;與極性增強(qiáng)纖維、填料難以相容的缺點(diǎn)。接枝改性是向其大分子鏈上引入極性基團(tuán),實(shí)現(xiàn)改善PP的共混性、相容性和粘結(jié)性,達(dá)到克服難共混、難相容與難粘接的缺點(diǎn)。在引發(fā)劑作用下,熔融混煉時(shí)接技單體進(jìn)行接技反應(yīng),引發(fā)劑在加熱熔融受熱時(shí)分解產(chǎn)生活性游離基,當(dāng)活性游離基遇到不飽和羧酸單體時(shí),促使不飽和羧酸單體不穩(wěn)定鍵打開后與PP活性游離基反應(yīng)形成接技游離基,隨后通過分子鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而終止。PP常見的接枝改性方法有:熔融法、溶液法、固相法、懸浮法等。接枝改性后的PP分子鏈中氫原子被取代而呈現(xiàn)較強(qiáng)極性,這些極性基團(tuán)使得PP相容性增強(qiáng),耐熱性、機(jī)械性能大幅提升。
在PP成型過程中,將硅酸鹽、碳酸鈣、二氧化硅、纖維素、玻璃纖維等填料填充于聚合物中,達(dá)到PP耐熱性提高、成本降低、剛性提高、成型收縮率降低等,但PP沖擊強(qiáng)度、伸長率也會隨之降低。玻璃纖維作為一種性能的無機(jī)非金屬晶須,價(jià)格低、絕緣好、耐熱強(qiáng)、抗腐好,機(jī)械強(qiáng)度高,應(yīng)用比較普遍,經(jīng)玻璃纖維填充改性的PP性能得到明顯的改善,但是玻纖添加量達(dá)到30%左右時(shí),材料的機(jī)械性能才能有明顯的提高;添加量過大時(shí)會導(dǎo)致部分玻璃纖維得不到充分浸漬,使聚合物基體與玻璃纖維界面的結(jié)合性能變差,導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度下降,并且隨著玻璃纖維添加量的增加復(fù)合材料的流動性能降低,導(dǎo)致PP成型加工工藝性能困難。