聚丙烯K6810的结构与性能

合成树脂新产品开发与应用专栏合成树脂及塑料,2013,30(6):25CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS聚丙烯K6810的结构与性能左英飞,杜建强,李德军(中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司树脂应用研究所,北京市102500摘要:利用差示扫描量热仪、凝胶渗透色谱仪、扫描电子显微镜等分析了中流动、中抗冲、高硬度聚丙烯(PP)K6810及两种国外同类产品的结构与性能。结果表明:K6810是丙烯与乙烯的共聚物,乙丙橡胶的相对分子质量较大,且以直径为1-2um的球形微粒均匀分布在PP基体中,保证了材料具有优良的抗冲击性能;K6810的相对分子质量分布适中,熔体流动速率为9.lg/l0min,加工性能优良;K6810的熔融温度为167.7℃,耐热性较好。关键词:聚丙烯刚韧平衡乙丙橡胶中图分类号:TQ325.14文献标识码:B文章编号:1002-1396(2013)06-0025-03聚丙烯(PP)具有生产成本低、密度小、易加性能按GB/1843—2008测试;熔体流动速率工、化学稳定和电绝缘性好等特点,在家电、包(MFR)按GB3682-200测试;热性能按GB/装、汽车等领域得到广泛应用。均聚PP具有良好1634.2-2004测试的刚性,可抵抗较大负荷下的变形,但在许多低温乙烯含量测试:按照企业标准采用日本岛津应用中,要求材料具有较高的抗冲击性能,这就对公司生产的IR-435型红外光谱仪测定。PP材料提出了新的要求。目前,国外多家大型PP橡胶含量测试:将试样溶解在纯度为98%生产公司在生产抗冲共聚PP方面取得了明显进的正癸烷中,在带回流装置的烧瓶中于145℃抽展。为满足市场需求,中国石油化工股份有限公提,使试样中的橡胶相充分溶解;冷却至室温,橡司北京燕山分公司开发了中流动、中抗冲、高硬胶相溶于癸烷中,其余结晶析出;过滤,分离萃余度PPK6810产品,特别适用于家电产品和消费品相;在滤液中加入丙酮,析出橡胶相,经过滤、干包装等领域。本工作分析了K6810与两种国外同燥、称重,得橡胶相含量。类产品的结构与性能。差示扫描量热法(DSC)分析:按照 ASTM D3418—2008,氮气气氛,升、降温速率为10℃min实验部分相态结构观察:在220℃下模压1mm薄片,1.1主要材料置于液氮中冷冻、脆断,用正庚烷刻蚀断面后喷金。PP,K6810,中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司生产;PP-1,PP-2,均为市场上收集2结果与讨论的国外同类产品。2.1常规性能分析12主要仪器与设备从表1可以看出:PP-1,PP-2和K6810三TP402/2型熔体流动速率仪,IM-501型冲击种树脂具有相似的力学性能。K6810的弯曲模量试验仪,均为日本 Tester产业株式会社生产;5566和常、低温冲击强度稍高,制品的刚韧平衡性好型万能材料试验机,英国 Instron公司生产;148HDR3型负荷变形温度测试仪,日本安田精机收稿日期:2013-06-2制作所生产;TA-9900型差示扫描量热仪,美国修回日期:2013-09-12。DuPont公司生产;S2150型扫描电子显微镜,日本作者简介:左英飞,1980年生,工程日立公司生产;GPCV2K型凝胶渗透色谱仪,美国师,2003年毕业于四川大学高分子学院高分子材料与工程专业,现从事聚Waters公司生产烯烃材料的研究开发与加工应用等工13测试与表征作。E-mail:zvishan2005@sohu.com;联拉伸性能按GB/1040-2006测试;冲击系电话:13581732663H中国煤化工CNMHG26合成树脂及塑料2013年第30卷MFR稍低。在三试样中PP-2的冲击强度最小2.3.2橡胶含量、PP-1和PP-2的物理、力学性能抗冲共聚PP是一种多相体系,较公认的组成Tab.I Physical and mechanical properties of K6810为乙丙无规共聚物、乙丙可结晶共聚物(富含乙烯PP-l and PP.或丙烯均可能存在)和PP均聚物三大组分。当橡项日K6810P-1P-2胶含量相同时,橡胶链的聚集形态会对体系性能MFRg·(10min)9911.0产生影响。在一定程度上,抗冲共聚PP的刚性由拉伸屈服应力/MPa28828.0304均聚物链段提供,抗冲击性能由橡胶链段提供。断裂拉伸应变,%从表4可以看出:三试样中,PP-2的乙烯含弯曲模量/MP165016101670量和乙丙橡胶含量最低,因此其常、低温冲击强简支梁缺口冲击23℃8.1(C)7.5(C)4.6C强度/kJ度较差;与PP-1相比,K6810的乙烯含量略低,20℃44C)3.8(C2.0(C模塑收缩率,%它们的乙丙橡胶含量基本相同垂直表4K6810、PP-1和PP-2的乙烯及橡胶含量负荷变形温度101104Tab 4 Ethylene and rubber content of K6810, PP-l and PP-2(0.45MPa)/℃项目K68I0PP-l注:C表示试样完全断裂乙烯质量分数,%8.22热性能分析乙丙橡胶质量分数,%10.11006.7从表2可以看出:K6810的结晶温度和熔融温度略高,与PP-2具有相似的结晶热焓和熔融2.3.3橡胶相相对分子质量分级热焓。三试样中,PP-1具有最高的结晶温度、结从表5可看出:K6810的橡胶相(K6810-R晶焓和熔融焓,说明PP-1具有最好的结晶能力,和PP-1的橡胶相(PP-1-R具有类似的M,而能够在较高温度下结晶"2。PP-2-R的M,明显较小。这说明K6810-R和PP1-R中都含有较多的大分子橡胶部分,而PP-2-R表2K6810、PP-1和PP-2的热性能Tab 2 Thermalties of K6810. PP-l and PP-2中橡胶分子的相对分子质量较小。PP-1-R和PP项目K6810PP-l2-R的MM基本相同,而K6810-R略宽。结晶温度/℃表5K6810、PP-1和PP-2中橡胶相的相对分子质量及其分布30.5132.9128.0Tab.5 Relative molecular mass and its distribution of the结晶焓J·g)88.1rubber phase of K6810, PP-l and PP-2熔融温度/℃166.1K6810-RPP-2-R熔融焓/J·g)100.6M.×102.3结构分析7.652.3.1相对分子质量及其分布3.6从表3可以看出:K6810和PP-1具有相近的2.34相态结构重均分子量(M)、数均分子量(M)和相对分子质在抗冲PP体系中,当受到外力冲击时,橡胶量分布(MM),PP-2的M明显较大,M较小,粒子作为应力集中点诱发大量银纹或剪切带,消从而具有明显较宽的MM。不同相对分子质量分耗能量,从而提高体系的冲击强度;银纹的产生布的材料在加工过程中具有不同的流动性,较宽的依赖于粒子的粒径,当橡胶颗粒太小或太大时,应MM有利于加工,但对冲击强度会有一定影响力集中的水平过高或过低,均难以诱发理想的银表3K6810、PP-1和PP-2的相对分子质量及其分布纹状态,无法达到较好的增韧效果1。从图1看Tab3 Relative molecular mass and its distribution of出:3种试样都具有较为均匀的橡胶颗粒分布,K6810. PP-l and PP-2PP-2具有更加细密的橡胶状结构,橡胶尺寸较小,粒径为0.3~0.5μm,而K6810和PP-1的橡胶M×10尺寸较大,平均粒径约0.8μm。另外,K6810试样中尺寸较大的橡胶颗粒稍多。这一结果同橡胶相的相对分子质量分级结果基本一致。中国煤化工CNMHG第6期左英飞等.聚丙烯K6810的结构与性能500pmaK6810b PP-1PP-2图1K6810、PP-1和PP-2的扫描电子显微镜照片(×6000ig. I SEM micrographs of K68 10, PP-l and PP-23结论4参考文献)K6810具有优良的常、低温抗冲击性能,马良兴,袁春海,袁秀芳,等乙丙抗冲共聚聚丙烯结构的研同时具有良好的刚性和耐热性能,达到了刚韧平究石油化工,2007,26(11):1123-1127衡,这是K6810的特点所在。[2]熊芬,肖兆新.α-成核剂对聚丙烯结晶性能和形态的影响职现代塑料加工应用,2006,18(1):39~42.b)K6810具有较高的结晶温度和熔融温度3]李文东,杨贵生分子量及其分布对聚丙烯力学性能和结有利于提高加工效率。晶行为的影响门高分子材料科学与工程,1996,12(1):c)K6810具有合适的相对分子质量及其分41~45布,保证了抗冲击性能和加工性能的平衡4]马良兴,袁春海,袁秀芳,等中等流动性抗冲共聚聚丙烯的d)K6810具有较高的乙丙橡胶含量,橡胶粒结构与性能合成树脂及塑料,2007,24(4):59-63径较大,有利于提高抗冲击性能。(编辑:刘枫阁)Structure and properties of polypropylene K6810Zuo yingfei, Du Jiangiang, Li Dejun(Resin Application and Research Institute of Beijing Yanshan Company, SINOPEC, Beijing 102500, ChinaAbstract: Structure and properties of polypropylene(PP)K6810 with medium fluidity, medium impactresistance and high hardness and its two overseas counterparts were analyzed by differential scanning calorimeter(SC), gel permeation chromatograph(GPC), scanning electron microscope(SEM), etc. The results indicatethat grade K6810 is a copolymer of propylene and ethylene. Ethylene-propylene rubber having high relativemolecular mass distributes uniformly in spherical particles with diameter of 1-2 u m in PP matrix, whichensuresthat the material exhibits excellent impact resistance properties. Grade K6810 has proper relative molecular massdistribution and melt flow rate of 9.1 g/10 min, which leads to its superior processability. The melting temperatureof grade K6810 is 167.7 C, which contributes to good heat resistance of the resinKey words: polypropylene; balance between rigidity and toughness; ethylene-propylene rubber北化院PE催化剂在泰国BPE公司试用成功2013年8月,由中国石油化工股份有限公司北京化本次试验采用BCE催化剂共生产聚乙烯(7000F)工研究院研发的聚乙烯催化剂BCE在泰国BPE公司125逾1k。产品质量符合既定指标。聚合物粒径分布窄,细kta聚乙烯装置上试用成功,BPE公司对试验结果表示满粉含量少意。此次试用为BCE催化剂进入泰国市场奠定了基础(郑宁来)中国煤化工CNMHG