Поліпропілен (ПП) має хороші механічні властивості, нетоксичність, хорошу хімічну стабільність, хорошу термостійкість, а також легку обробку та формування. Однак через вплив розміру кристалів поліпропілену, його світлопроникність і глянець обмежують його застосування в повсякденних потребах і прозорій упаковці.
Після прозорої модифікації отриманий прозорий ПП не тільки має характеристики традиційного ПП, але також робить його прозорість і блиск порівнянними з прозорими смолами, які зазвичай використовуються, наприклад полістирольна смола (PS), полікарбонат (PC), поліестер (PET). , полівінілхлорид (ПВХ) тощо. Тому, щоб підвищити ринкову вартість ПП, необхідно модифікувати його, щоб він був прозорим.
Прозорий процес розробки ПП
На даний момент існує три основних прозорих напрямки розробки ПП, які відповідають умовам промислового масштабування виробництва та мають комерційну виробничу цінність:
● Використовуйте каталізатори для виробництва прозорого ПП;
● Додати прозорі нуклеуючі агенти для модифікації ПП;
● Змішуйте з іншими смолами для отримання прозорого ПП.
Використання каталізатора для отримання прозорого ПП
● Виробництво статистичного кополімеру PP з каталізатором ZN
Процес промислового виробництва етилен-пропіленового статистичного кополімеру PP з використанням каталізатора ZN виглядає наступним чином:
(1) Повністю змішайте пропілен і етилен;
(2) Використовувати каталізатор для отримання сополімерних мономерів і різних мономерних полімерних сегментів;
(3) Формування молекулярних ланцюгів PP шляхом зростання ланцюга та перенесення ланцюга, і, нарешті, отримання випадкового сополімеру PP.
Світлопроникність статистичного сополімеру PP може перевищувати 94%, що в основному близько до прозорості прозорого поліетилену.
●Синтез високопрозорого ПП з використанням металоценових каталізаторів
Ефект підвищення прозорості металоценових каталізаторів кращий, ніж каталізаторів ZN. У синтезі прозорого PP вони можуть контролювати кристалічність, молекулярну масу та режим вбудовування сомономера. Виробляють суміші ізотактичних і ізотактичних ПП з високою прозорістю і високою міцністю.
Компанії з цією технологією включають: технологію UnivatExxpol/Unipol, розроблену ExxonMobil, технологію Insite/Spheripol, розроблену Dow Chemical, технологію JPC, розроблену Mitsubishi Chemical, технологію Mitsui, технологію Spheripol і Metocene, розроблену Mitsui Chemicals, технологію Borecene, розроблену Borealis, Univation/ Технологія Unipol, розроблена Basel, технологія Atofina, розроблена Total, і технологія BP, розроблена British Petroleum.
Додайте прозорий зародковий агент для модифікації PP
Додаючи до поліпропілену прозорий зародковий агент, можна ефективно покращити прозорість продукту. Не тільки це, але також можна покращити його жорсткість і швидкість течії розплаву.
● Прозорий механізм модифікації нуклеуючого агента
Процес утворення сполук кристалічної структури включає два етапи: зародження і ріст кристалів. Для PP процес його нуклеації включає гетерогенну нуклеацію та гомогенну нуклеацію. У гомогенному методі нуклеації число зародків невелике, розмір кристала великий, а кристалічність низька. У гетерогенному процесі нуклеації молекулярний ланцюг може адсорбуватися на поверхні «домішок» розплаву з утворенням ядер. За цієї умови швидкість кристалізації висока, розмір кристала невеликий, а кристалічність висока.
Прозорий модифікатор можна розглядати як «домішку». Будучи серцевиною ядра гетерогенного зародження, він покращує ефект гетерогенного зародження в процесі кристалізації PP, пригнічує гомогенне зародження PP, зменшує розмір кристала, покращує кристалічність і зменшує розсіювання та показник заломлення світла на межі кристалів. .
● Типи та застосування прозорих зародків
① Неорганічний прозорий зародишеутворювач
Неорганічний прозорий зародишеутворювач - це в основному неметалічні сполуки, такі як тальк і слюда. Характеристики цього прозорого нуклеуючого агента – широке джерело сировини, низька вартість і необхідна лише невелика кількість додавання для покращення прозорості. Однак його недоліки також очевидні. Як неорганічні сполуки, вони важко диспергуються в органічних розплавах і мають легкий захисний ефект.
② Органічний прозорий зародковий агент
Серед органічних прозорих нуклеаторів сполуки сорбіту є найбільш широко використовуваними добавками. Відповідно до типу функціональних груп замісників на бензольному кільці в сполуках сорбіту розробка нуклеаторів сорбіту пройшла три серії.
У першій серії немає функціональної групи на бензольному кільці в сполуках сорбіту, і вартість його приготування низька, але ефект зародження є поганим, і альдегідні сполуки будуть вивільнені під час використання;
У другій серії хлор, метил та інші функціональні групи використовуються для заміщення атомів водню в параположенні бензольного кільця в сполуках сорбіту. Ця серія сполук сорбіту підвищує ефективність нуклеації та прозорість продукту, але все ще не може вирішити проблему вивільнення альдегідної сполуки;
Третя серія, вперше розроблена компанією Milliken, ефективно вирішує проблему виділення альдегідної сполуки.
Додавши 0,3% нуклеуючого агента сорбіту, виробленого Milliken Chemical Company, до PP за масовою часткою, матовість PP може бути зменшена до менш ніж 15%. Наразі в академічній спільноті є різноманітні пояснення механізму зародження DBS, але єдиної точки зору не сформовано.
На додаток до нуклеаторів на основі сорбіту, дослідники також розробили серію органічних прозорих нуклеаторів, таких як ароматичні фосфатні прозорі нуклеуючі агенти, прозорі нуклеуючі агенти на основі металів карбонової кислоти, прозорі нуклеуючі агенти дегідрополярної кислоти та її солі, прозорі нуклеуючі агенти з розгалуженими кислотними амінами, і полімерні прозорі зародишеутворювачі.
● Спосіб додавання прозорого зародишеутворювача
Існує два способи додавання прозорих зародків-утворювачів при виробництві прозорого ПП. Один полягає у використанні механічного перемішування для рівномірного диспергування прозорого зародкоутворювача в контейнері, що містить реакційну сировину, щоб забезпечити однорідність продуктивності PP продукту. Цей метод обмежений інтенсивністю перемішування та перешкоджатиме активності полімеризації, тому його не використовують часто. Інший полягає в додаванні нуклеуючого агента поза реактором під час процесу гранулювання ПП, що зручно для промислового застосування.
Змішування з іншими смолами для отримання прозорого ПП
Метод підвищення коефіцієнта пропускання шляхом змішування полягає у використанні одного або кількох полімерів із показником заломлення, близьким до показника заломлення ПП, і розміром частинок дисперсної фази, меншим за довжину хвилі видимого світла, для змішування з ПП, а також зменшення розміру кристалів ПП шляхом застосування ефект гетерогенної нуклеації, тим самим збільшуючи пропускну здатність продукту.
Дослідження показали, що поліетилен низької щільності та сополімер етилен-пропілен-дієн є відповідними агентами для змішування. Додавання 10% змішувального агента може зменшити розмір кристалів ПП, підвищити кристалічність і збільшити пропускну здатність продукту. Крім того, ефективність продукту також може бути покращена завдяки дії змішувального агента. Однак метод використання змішувального агента для збільшення пропускання має очевидні обмеження. Оскільки інший або більше полімерів використовуються як змішувальний агент, вони повинні мати подібний показник заломлення та межфазну сумісність з ПП, що дуже ускладнює розробку.
Області застосування прозорого ПП
Верхня частина промислового ланцюга прозорого поліпропілену в основному включає поліпропілен, прозорий зародишеутворювач, металоценовий каталізатор тощо, а нижня частина в основному використовується в медичних пристроях, прозорій упаковці та предметах домашнього вжитку, таких як посуд для мікрохвильової печі, одноразові коробки для обіду та прозорі чашки для напоїв. . У наступній таблиці наведено області застосування прозорих поліпропіленових виробів за різними технологіями обробки.
Технологія обробки та застосування прозорої поліпропіленової смоли
| Технологія обробки | Прикладні продукти |
| Порожнисте формування | Пляшки для приправ, пляшки для миючих засобів, пляшки для води, пляшки для їжі та напоїв |
| Лиття під тиском | Побутові деталі, спільні ящики для зберігання, кришки для зберігання, медичне обладнання, електроніка, відео бокси, захисна упаковка, чохли, деталі обладнання |
| Екструзія листів | Відеобокси, монтажні та ланч бокси, покриття для підлоги, засоби гігієни, канцтовари та офісне приладдя |
| Видувне формування | Пляшки для води, пляшки для ліків, сухий корм, банки для спецій, пляшки для миючих засобів, пляшечки для дітей, аксесуари для дому, рідке мило, коробки для миючих засобів |
| Термоформування | Пінопластові пакувальні матеріали, медичні лотки, одноразові лотки для гастрономів, мікрохвильова піч швидкого харчування, стакани для напоїв, одноразові пляшки для соку, упаковка для молочних продуктів, лотки для печива |
| Акторський фільм | Обкладинка фотоальбому, засоби гігієни, цукерковий папір, медична плівка |
| Тонкостінне лиття під тиском | Упаковка для молочних продуктів, контейнери для гастрономічних продуктів, одноразові стакани для напоїв, контейнери для зберігання |
В даний час прозорі поліпропіленові вироби, виготовлені за допомогою видувного формування, лиття під тиском, термоформування та інших технологій обробки, зайняли певну частку ринку і мають тенденцію замінювати інші конкуруючі матеріали. Наприклад, на даний момент для пляшок для пива та напоїв на ринку в основному використовується поліетилентерефталат (ПЕТ), а високопрозорий поліпропілен, вироблений компанією AMCO за допомогою процесу роздувного формування під тиском, може замінити ПЕТ.
Виробник і бренд
На даний момент серед основних світових виробників прозорого поліпропілену є ExxonMobil Chemical Company, німецька Montell, BP Amoco, південнокорейська SK Group, американська Huntsman Group, японська Mitsui, Dow Chemical Company, BASF SE, Borealis Ltd., південнокорейська Samsung Group. , нідерландська Basel Company, японська JPP і південнокорейська Daelim.
Фото зроблено на стенді SK Chemicals
З внутрішньої точки зору, в даний час існує дуже мало поліолефінових компаній, які використовують вугільну хімічну технологію, які виробляють прозорий поліпропілен, а виробництво прозорих матеріалів в основному здійснюється кількома спільними підприємствами.
Порівняння прозорого матеріалу та матеріалу для малювання Джерело: Sinochem
Сорт HC8016 компанії Dongming Petrochemical використовується в пляшечках для годування немовлят. Джерело зображення: Dongming Petrochemical
