高纯聚丙烯相容剂的研究

2014年第15期广东化工第41卷总第281期www.gdchem.com高纯聚丙烯相容剂的研究陈波,赵平,张发饶(宁波能之光新材料科技有限公司,浙江宁波315830)[摘要]文章研究了宁波能之光新材料科技有限公司生产的高纯聚丙烯(PP)相容剂FH8的接枝率、小分子溶出率、挥发物含量和在高温下的性状。研究结果表明,FHIl8的马来酸酐接枝率达1.1%并且具有较低的小分子溶出率(19%)和挥发物含量(1:85%,105℃:2.55%,150℃)通过在熔融温度下观察性状发现,FH18在熔体状态下不起泡,不发黄:在350℃高温下,FH118表现出较好的热稳定性关键词]高纯PP相容剂:溶出率;挥发物含量:热稳定性中图分类号TQ31[文献标识码]A[文章编号]007-1865(2014)15-008103The Study of the High Purified PP CompatilizersChen Bo, Zhao Ping, Zhang FaraoNingbo Materchem New Materials Technology Co, Ltd, Ningbo 315830, ChinaAbstract: In the paper, the grafting ratio, dissolution ratio, volatiles ratio and appearance at high temperature of high-purity PP compatilizer FH118 were studiedIt was confirmed that the grafting ratio was 1. 1 % which had reached high level. Furthermore, FH118 had very low dissolution ratio(1.85 % 105 C; 2.55%, 150C). Under melting temperature, there were not volatilizing bubbles and discoloring; and even under very high temperature(350 C), FH118 showed goodT: dissolution ratio; volatiles ratio: thermostability相容剂可以使不相容的两种聚合物实现均匀的分散,从而大幅地提升原有材料的物性。作为最常用的塑料之一,聚丙烯(PP需要和各种助剂或聚合物相混,以改善其力学性能,扩大应用范14熔融状态下性状对比实验围2,常用的PP/玻纤复合材料,由于玻纤分子结构中存在强极取5g左右各品牌的相容剂放入烘箱中,逐渐升高烘箱温度,性基团,和非极性的PP并不能直接相容,必须要使用相容剂,观察刚刚熔化时的颜色性状:继续将温度升至350℃,观察各牌使玻纤均匀地分散在PP中,达到增强的目的。制备PP相容剂号相容剂在此温度下的颜色性状。最常用的手段就是在非极性的PP链节上,接枝极性单体马来酸1.5失重法挥发物测定取某品牌PP相容剂,精确称取质量m。将该试样放于105℃PP相容剂在市场上的需求量很大,但是我国国内的高端相容或者150℃热台上30min。通过水分仪测定挥发物质量,记为m2剂市场却长期被国外品牌所占据,国内品牌只能做一些产品要求不高、利润低的低端产品。这主要是由于国内许多厂家生产的P则失重率()计算公式如下式2所示相容剂的挥发性有机物VOC)含量很高,往往导致产品色泽发黄来不断地出台环保相关的法律法规,以及下游企业越来越高的质2结果与讨论量要求,高接枝率、低VOC残留的PP接枝产品必然是市场发展2.1各牌号PP相容剂接枝率比较的趋势。根据各公司产品说明书公开资料,各牌号PP相容剂接波能之光新材料科技有限公司在研发高接枝率、低VOC及熔融指数(M如表1所示残留的高纯PP相容剂方面走在了国内同行的前列。本文以能之光FH118牌号PP相容剂为例,通过对比国外其他三家知名公司表1不同牌号相容剂接枝率及熔融指数生产的成熟产品,研究了其各项性能Tab 1 Grafting and melting index of compatilizers with different1实验部分相容剂牌号熔融指数(190℃,2.16kg)接枝率(w%PP相容剂:美国D公司D35:法国A公司A100;以色列P美国D35公司P10;能之光FHll8法国A001012设备仪器以色列P10红外分析仪: SHIMADZU公司生产 aFFinity-1型红外分析能之光FHl18熔融指数仪:长春第二材料试验机厂生产ⅪNR450A型表1数据显示,能之光FH8牌号PP相容剂的MAH接枝1.3相容剂溶出比率测定率比美国A100和以色列P10的两个牌号PP相容剂的略高。其熔融指数也比这两个国外牌号的略高,与较高的接枝率形成了印证取少量试样在210℃下压成膜片,进行红外表征测试,得到处理这表明了能之光FH8在接枝率指标上已经达到了国际知名产品前的红外数据。将上述薄膜试样浸泡在80℃丁酮中6h,溶解出小分子有机物和均聚MAH产物,取出试样放入真空烘箱中120℃22各牌号PP相容剂溶出比率比较下8h,烘干后进行红外表处理后的红外数在丁酮中溶出前后各品牌相容剂的红外谱图如图1~4所示。型的接枝MAH的PP相容剂红外图谱如图1所示,其中在1780-1785cm处的振动吸收峰为MAH上C=O的特征吸收岭容剂在丁酮中溶出前后的红外图谱曲线变化较明显。图1和3中通过处理前后红外图谱中CO特征吸收峰与PP内标基准峰的峰而c=O的峰强度却明显地减弱了,显示经丁酮溶出后,相容剂中强度比较,计算出PP相容剂中小分子的溶出比率(。1780-1785的MAH基团明显地减少了。这表明,美国D35和法国A100这cm处CO吸收峰强度处理前记为A,处理后记为B1;P在17两支相容剂中,cm处特征吸收峰强度处理前记为A,处理后记为Bo。溶出比率聚物V凵中国煤化工H单体成MAH均计算公式如下式1所示:为进一步CNMHG丁酮中的溶出比率按1.3节数据处煙易,异山什刑叮出比率数值,结果[收稿日期]201407-15[基金项目]宁波市工业重大(重点)择优委托科技攻关项目(2012B10030),赣鄱英才555工程高端人才柔性特聘计划[作者简介]陈波(1986),男,博士。·为通讯作者广东化工2014年第15期82www.gdchem.com第41卷总第28期如表2所示。表2不同品牌PP相容剂溶出比率Tab 2 Dissolution ratio of PP compatilizers with different brand1782,016.090-1675.0相容剂品牌处理前AM/A0处理后B/B0溶出比率%美国D350.6550373以色列P10法国A100318201800178017601740能之光FH80.5690.46l2.0从表2可以定量地看出,在参与对比试验的四支牌号相容剂中,美国D35的溶出比率最大,达到43%;法国A100在丁酮中0的溶出比率也超过了30%,达到31%。这与上文中通过红外谱图定性比较得出的结论一致。而以色列P10和能之光FH18在丁酮中的溶出比率一样,均为19%这表明了在丁酮溶出率这一指标上,宁波能之光新材料科技有限公司生产的FHl8牌号PP相4000350030002500200015001000500容剂达到了国际一流品牌相容剂的前列水准Wavenumber/cm2.3不同牌号相容剂挥发物含量测定图1美国D35相容剂丁酮溶出前后红外图谱通过失重法,使用水分测定仪,在105℃和150℃下分别测定Fig 1 IR spectra of D35 before and after treat参与比较的四种品牌相容剂的挥发物含量,结果如图5所示。5.0z105℃区8150℃4.581.50.54000350030002500200015001000500FHII8with Different Brands图2以色列P10相容剂丁酮溶出前后红外图谱图5四种品牌相容剂挥发物含量测定Fig 2 IR spectra of P10 before and after treatFig 5 Volatiles ratio of compatilizers with different brands67,15431784.0.746从图5可以看出,在较低温度(105℃)下,美国D35牌号相n174.04容剂的质量损失率最高,达到254%;以色列P0牌号相容剂质量损失率最低,为1.55%而能之光FH18相容剂在105℃下质量损失为185%,低于美国D35(254%和法国A100225%)。而0184081801780176140在150℃下,能之光FH18的质量损失率仅为255%,与在该温Wavenumber度下质量损失率最少的以色列P10(241%)相当。通过比较发现能之光FH18在150℃下的质量损失率与美国D35在105℃下的质量损失率基本一致。这表明了能之光FH8中的挥发物含量达到了国际前列的水平24不同品牌相容剂高温熔融状态的比较1.0由于物料改性共混的操作工艺往往是在高温熔融的条件下进行,因此研究相容剂在高温熔融状态下的性状显得十分必要。图3法国A100相容剂丁酮溶出前后红外图谱Fig 3 IR spectra of A100 before and after treat51784.044178404631167.095l167,08147801760174012001180116011401120treated性状对比Fig6 Behav中国煤化工with different brands atCNMHG图4能之光FH18相容剂丁酮溶出前后红外图谱图6为参与对比实验的四种牌号相容剂在刚熔化时的性状对比。可以发现,美国D公司生产的D35牌号相容剂在刚熔化时就Fig 4 IR spectra of FH118 before and after treat略微发黄,并且熔体中布满气泡,如图6a所示。这表明美国D352014年第15期广东化工第41卷总第281期www.gdchem.com83中含有较多的小分子有机物,和上一节中测得的较高的溶出率相7a)在350℃熔体依然主要表现出乳白色,发黄迹象很轻微。这表印证。以色列P10和法国A100牌号的相容剂虽然在熔化时没有明即使在高温条件下,这两个牌号的相容剂依然没有发生大规模发黄,但是其熔体中却充满细密微小的气泡,如图6和c所示的降解反应,它们具有很好的高温稳定性这表明了这两个牌号的相容剂中含有较多的挥发性有机物。加工上述研究结果表明,能之光FHl8牌号相容剂中的vOC温度熔融状态下颜色发黄会影响最终产品的色产生大量挥时的性状如图d所示通过对比可以明显地看比,H18在熔化多的稳定性,达到了国外相容剂品牌的前列水平发物气泡会影响其混合性能,这些都是在生产应用中希望避免的。表现出优能之光公司生产的FH18牌号高纯PP相容剂具有较高的接光FHl18的VOC残留很低,残留的极少量的小分子有机物在相枝率,达到了国外著名公司成熟品牌的水平。通过红外和失重法容剂熔融温度下不会对相容剂造成任何的不利影响对比检测了FH18和另外三支国外著名公司生产的成熟品牌相容剂,证明了能之光FH18具有较低的小分子溶出比率和挥发分,b.以色列P10容剂在熔融温度和较高温度(350℃)下的性状,结果表明能之光FH118在熔融温度下不起泡,不发黄,在较高温度表现出较好的化学稳定性。本文研究结果表明,能之光FH18完全能够替代国外品牌相容剂,并且在低ⅴOC残留和高使用温度的限制条件下更具有竞争优势。法国A100d能之光F18参考文献[]姚晓丹.浅析聚丙烯改性与应用[门塑料制造,2013,12:7180[2]廖小青,朱江,刘香,等.聚丙烯改性研究进展门重庆文理学院学报,2013,32(5):22-27[3]郭兵兵,周春华,陈杰,等.玻纤增强聚丙烯管材缠绕成型温度工艺参数研究[.工程塑料应用,2013,41(10):56-59[4]Gennaro R, Montagna F, Maffezzoli A, et al. 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