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塑料改性助剂
作者:张家港金穗高纤纺织有限公司   日期:2017/9/9 10:06:27  人气:190

 

  聚合物中的杂质对其结晶过程的影响很大,有些阻碍结晶,而有些会促进结晶,这些能促进结晶的杂质在聚合物的结晶过程中起晶核的作用,成核剂正是这种能够促进结晶的杂质。在聚丙烯中加入成核剂,能够加快结晶速度,形成细小致密的球晶颗粒,使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度,球晶可以比较规整地成长,数目很多,尺寸很小。
  无机类
  滑石粉、二氧化硅、云母等
  这类透明成核剂价廉易得,少量使用能提高制品的透明度,但在PP中分散困难,并且对光线有屏蔽作用,用量太大会影响制品的透明度。
  这类成核剂的成核机理:当PP从熔体结晶时,成核剂表面作为给电子体与PP的甲基形成氢键,PP片晶分子链在成核剂的表面生长,在PP熔体和成核剂的表面之间形成穿晶区域,X射线衍射研究表明PPα轴沿结晶生长方向取向,b轴与成核剂的c轴相一致;成核剂的晶胞结构与PP的晶胞结构一致。
  通过对等规PP/滑石粉体系的动态结晶研究发现,滑石粉是一个高效成核剂,随成核剂用量的增加,成核效率和结晶温度提高,但在高的降温速率下成核效率下降。
  有机类
  芳基磷酸盐类
  这类成核剂即使在很低的用量时也能明显提高成核PP的结晶峰温度,但在较高用量时结晶峰温度变化不明显。成核剂的加入能完善PP的结晶结构,减少PP链段的重排,增加制品在高温时的尺寸稳定性,扩大制品应用范围。
  科学家发现当成核剂的用量从0增加到0.8%(质量分数,下同)时,成核后PP的拉伸强度和弯曲强度增加了15%、弹性模量增加了35%、结晶峰温度提高了10℃,但当成核剂用量大于0.2%后,结晶峰温度变化不很明显。体系中晶核密度提高了106倍,力学性能随成核剂用量的增加而提高,和晶核密度的对数呈线性关系。
  有机类
  聚合物型
  聚合物型成核剂的本质是一些高熔点的聚合物,主要是聚乙烯基环烷烃类化合物,主要的品种有聚乙烯基环丁烷、聚乙烯基环己烷、聚乙烯基环戊烷、聚乙烯基-2-甲基环己烷、聚3-甲基-1-丁烯等。
  把一系列聚合物作为成核剂添加到等规PP中去,发现聚环戊烯的效果最好,它的成核效果优于典型的有机成核剂,随着聚环戊烯的加入,PP结晶温度和结晶度升高,结晶速率加快,球晶体积明显减小,透明度显著提高。并且发现成核剂在基体中并不一定要以固体形式存在,成核剂与基体的相互作用对提高成核效率有很大的影响。
  有机类
  羧酸金属盐类
  成核PP的结晶是PP分子链段沿成核剂表面外延生长,PP的螺旋结构中的侧甲基排列在成核剂的苯环上面,主链与成核剂苯环表面相互作用而结晶。
  将对叔丁基苯甲酸羟基铝(Al-PTBBA加入到等规PP中,发现在其质量分数为0.3%时成核效率最高,成核后PP结晶温度提高10-15℃,但Al-PTBBA在PP中分散很差,研磨有助于分散,与滑石粉并用可以提高成核作用。另有研究学家以苯甲酸钠作为成核剂,发现随成核剂用量的增加,小球晶数目增加,球晶半径分布变窄,晶胞参数减小。
  有机类
  去氢枞酸及其盐类
  由于此类成核剂的原料来源于天然产物松香,无味、无毒、无刺激,具有高度的生物安全性,对环境无污染,完全克服了DBS类成核剂在使用过程中易发生降解释放出母体醛而产生气味的问题,可以广泛地应用于化妆品包装、食品包装、医药包装等。
  这类成核剂可以有效地减小PP的球晶尺寸,降低制品雾度,提高制品的透明度、热变形温度和结晶温度,缩短制品的成型周期,并且可以改善制品的机械性能,特别是弹性模量,制品的缺口冲击强度由于细晶强化效应而上升。并且所制透明PP无毒,无味,可用于医药和食品包装。成核剂的加入提高了PP成核界面自由能,但它增加了体系中的晶核数量,从而提高了总的结晶速率。这种共晶体比单独使用脱氢枞酸钾或脱氢枞酸钠的效率更高,成核后制品的结晶温度和热变形温度提高,力学性能得到改善,球晶尺寸减小,透明度提高。
  有机类
  支化酰胺类
  这是一种新型的支化酰胺类透明成核剂,其中心为一种对称星形取代苯基酰胺,而支链可以根据需要来调整。
  这类成核剂的透明改性效果非常显著,但由于起始单体的不同效果略有差异;不同的取代基效果不同。当其他基团相同时,酰胺基团的连接方式对成核效果有很大影响,酰胺中的氮原子直接连接在苯环上时透明改性效果最佳,连接在苯环上的氮原子越多,透明改性效果越好,其中以1,3,5-三叔丁酰胺基苯的透明改性效果最好。该类成核剂的透明改性效果优于DMDBS,在用量为0.15%(质量分数)时,PP的雾度降低了50%-70%,结晶起始温度提高了6-14℃。而且,这类成核剂解决了普遍困扰前几类成核剂在基体树脂中的分散差、引起制品的黄变以及制品产生异味等难题。

文章来源:PPS改性


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