纳米聚烯烃的开发与应用进展（上）

0塑料包装2011年第21卷第6期纳米聚烯烃的开发与应用进展(上)汪多仁(中国石油吉林石化公司)摘要:全文介绍了纳米聚烯烃的性能,生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况。对现工业化运行的主要纳米聚烯烃生产工艺的技术特点进行了具体的分析和总结,阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势。并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求。关键词:纳米聚烯烃开发应用Abstract: Advances in and prospect of Living things amino acids manufacturing technology The advances in Nano polyolefin manuf acturing technology were reviewed Inthe paper. The features the technologies for industrial production of Nano polyolefid and reviewed processes of Rare Earth Nano polyolefin producing andoptimum conditions and new development of magnesium borate whisker and their ststus quo and devepmant trends of sends at home and abroad have been presented in thearticle for future development of application are evaluated and marked demandKey words Nano polyolefin develpment use1理化性质具有许多宏观物体所不具备的新奇的物理、化学特性,既是一种多组分物质的分散体系,又是一种聚烯烃的无规共聚物其结晶度、刚性,熔点比新型的材料,在塑料中的作用不仅仅是补强,还能均聚物低。透明性获得改进,韧性和冲击性提高。赋予基体材料新的功能。般无规共聚物中乙烯结合量提高1%,熔点降低℃。气相法可生产高乙烯含量如12%的无规共2工艺开发123聚物,丙烯与高碳1一烯烃的无规共聚物及三元共2.1聚合物熔融插层复合聚物如丙烯一乙烯一丁烯的三元共聚物等产品的Col-Gel(熔融插层)法有①把前驱物溶解在应用范围能进一步拓宽。预形成的聚合物溶液中,在酸碱或某些催化作用纳米粉末材料是指平均粒径在100nm以下的下让前驱中国煤化-络;②把前驱材料。其中平均粒径为20~100nm的称为超细物和聚合CNMH解和单体聚粉。纳米粉末材料具有相当大的相界面面积,它合同时进行,这样便一些完全不溶的聚合物均匀2011年第21卷第6期塑料包装地嵌入无机网络中。若单体交联则形成互穿网得碳化硅、四氮化三硅、聚烯烃复合材料。这种含络,若单体未交联则成半互穿网络;聚合物或单体5%碳化硅/四氮化三硅的复合材料较普通聚烯烃可以引入能与无机组分形成化学键基团。增加有的拉伸强度高112%。拉伸断裂伸长率高25%机与无机组分之间的相互作用。缺口冲击强度高103%。在充分搅拌下,将粒子在溶液中分散均匀纳这是由于纳米粒子的比表面积大,可以充分米SiC/Si3N粒子用钛酸酯改性后填充聚烯烃后,地与聚合物吸附、键合,从而提高力学性能。共混纳米SC/Si3N4对聚烯烃有较大的增强增韧作用,法将纳米粒子与材料的合成分步进行,由此以控在5%(质量分数)时冲击强度出现最大值。制粒子的尺寸与状态,其难点在于粒子的分散问插层复合法可以看作是一种特殊的原位聚合题。纳米粒子的比表面积较大,比表面能也极大,方法,包括聚合物插层法和插层聚合法两种方式。因此极易发生团聚,从而失去纳米粒子的特殊性聚合物插层法将聚合物插入填料层间,可分为剥能,控制粒子微区相尺寸及尺寸分布是其成败的离吸附、熔融插层和溶液插层。插层聚合法将单关键。体插入填料层间后再进行聚合,聚合场所为填料2.3纳米SiO2改性层间。纳米粒子分散性质对复合材料性能影响很聚合物熔体插层分两步进行:聚合物分子链大,选择最佳分散方法是纳米材料应用关键。对于扩散进入初级粒子聚集体和扩散进入硅酸盐层间纳米粒子SiO2改性聚烯烃有如下三种分散方法;域,而熔体插层的控速步骤在于高分子链扩散进1)聚烯烃中加入纳米SO2,含量在2%时性入初级粒子的质量传递过程。在此基础上,聚合能最佳物的极化度越大或亲水性越强,有机化层状硅酸2)使用振动磨进行分散,作为一种新的分散盐的功能化基团越短,越有利于减小插层剂烷基方法,对纳米粒子的分散非常有效。链与聚合物之间不利的相互作用,即越有利于插3)振动磨的使用时间参数非常重要,对本体系而言,以1h为最佳。此时有最高拉伸强度。蒙脱土纳米复合材料形成的活化能与纯聚合纳米粒子粒径小,表面能大,极易团聚,所以物熔体的分子链扩散活化能相近,高分子链在硅如何解决团聚问题,使纳米粒子在基体中迅速、均酸盐片层间的扩散行为至少与其在本体熔体中相匀地分散就成为影响复合材料性能的关键。在使当,因此,复合材料在加工成型后就已经形成,可用纳米SO2对HDPE进行改性中,选用普通机械利用与常规聚合物相同的工艺条件,如挤出进行分散法,超声波分散法和振动磨分散法,加工,不需要额外的热处理时间。高分子量聚乙超声波是分散方法中的一种重要手段,这主烯的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、冲击性能为现要是超声波的空化作用所产生的。超声波在介质有塑料中最好的,但由于其黏度极高.成型加工闲中的传播过程存在着一个随着正负压强的交变周难,聚烯烃/黏土纳米复合材料可以解决聚烯烃在期。在正压相位时,超声波对介质分子挤压,改变加工中的难题。了介质原来的密度,使其增大。而在负压相位时,2.2熔融共混法使介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持用熔融共混法制备的工艺过程是将纳米粒子不变的临界分子距离,这时液体介质就会发生断进行表面处理以防止团聚,再加入聚合物中,在熔裂形成微泡,微泡讲一长大成为空化气泡。这融状态下共混。此法必须注意不使其团聚。用这些气泡一方面中国煤化工质中,也可种方法制得的聚合物,较其他改性方法简单和易能上浮并消失CNMH切以又化而继续于实现工业化生产。可以使用双辊开炼与压膜制长大,直到负压达到最大值塑料包装2011年第21卷第6期在紧接着的压缩过程中,这些空气泡被压缩,中加适量的插合剂、加工助剂等,使纳米材料和其体积缩小,有的甚至完全消失,当脱出超声场的HDPE经熔融插合能有机地结合在一起形成新的共振相位时,空化气泡就不再稳定了,这些空化气塑料合金材料,可以改善材料的加工性能。泡内的压强已不能支撑其自身的大小,即开始溃用纳米级粒子的增强聚烯烃,具有良好的加陷。当空化气泡溃陷时,形成速度极高的微射流,工工艺性能和优良的综合性能。碳酸钙经过表面以极大的力冲击固体,团聚的纳米粒子在如此强处理后对HDPE具有增韧作用,而不经过表面处力的作用下,会重新分散,而且空化作用还能改善理时对HDPE具有一定的增韧作用,经过表面处液体介质与固体表面之间的传质过程,从而在对理后纳米碳酸钙增韧效果十分明显。粒子解团聚的同时,对其进行表面处理。由此制得的聚烯烃纳米合金系列材料具有优2.4纳米CaCO3改性良的耐磨、耐腐蚀、高强度、无毒等特性,是用得最微米级CaCO3只有经过表面处理后才能对多的工程塑料。由于其具有优良的物理机械性能,在电子电器零部件等领域得到广泛应用。HDPE起到增韧作用,而纳米CaCO3不经过表面2.5聚合物一黏土矿物纳米复合材料处理时对聚烯烃具有一定的增韧作用,在经过表聚烯烃蒙脱土插层聚合,大多选用的是茂金面处理后其增韧效果十分明显;原本不相容的两属催化体系,这和蒙脱土的亲水性与茂金属催化个物质在纳米尺寸下具有一定的相容性;纳米级体系的助催化剂MAO和蒙脱土具有适当的相容CaCO3的加入,能够起到应力集中点的作用,受外性有关,其容易插入蒙脱土层间。制备时,首先从力作用时,颗粒周围的剪切应力迁移,使与之相连黏土悬浮液中浮选出层状硅酸盐蒙脱土或富镁皂的基体产生局部屈服,吸收更多的能量,从而可大土,使用插层剂改性或进一步冻干脱出水分,降低大提高体系的断裂韧性;分散相粒子尺寸的减小其亲水性,然后将蓬松的层状硅酸盐均匀分散于及分散性的提高,可以提高材料的冲击强度;采用非极性溶剂甲苯或庚烷中,再加入MAO对硅酸纳米级CaCO3改性复合材料时,体系拉伸强度的盐进行处理,用茂金属接触陈化后形成活性中心降低辐度明显平缓;在纳米级CaCO3填充HDPE最后通过聚烯烃进行聚合。如果茂金属呈非离子体系中,脆韧转变点消失,但冲击强度在纳米级状态,则无需进行离子交换。聚烯烃硅铝酸盐纳CaCO3含量为20%~25%之间有最大值;材料综米塑料由于材料的特殊插层结构而阻燃性得到大合性能的提高是由于纳米粒子比表面积大、表面幅度的提高,同时热稳定温度和气体阻隔性都有层原子数量大,可以充分地与聚合物吸附、键合,不同程度的提高。从而对力学性能有所改善。聚烯烃一黏土矿物纳米复合材料的制备可以采用纳米与微米级CaCO3粒子填充聚丙烯,通过3种方法来实现:①将聚合物单体嵌入到黏纳米级CaCO3对PP(聚丙烯)的改性效果较为明土矿物的层间域,接着在层间域进行原位聚合;②显,当纳米粒子含量为4%时,冲击强度达最大值,将聚烯烃直接嵌入到黏土矿物的层间域;③将黏土矿物晶层均匀地分散到聚烯烃基质中。例如增韧作用十分明显。若采用低分子偶联剂对纳米利用具有纳米结构的天然矿物(如层状硅酸盐黏粒子进行表面改性,可强化填充剂与共聚物的界土),用化学方法把它与聚烯烃混合,有机黏土片面。纳米级的超细轻质CaCO3填充聚烯烃,在配层就能分解成纳米片层,均匀分布到聚合物中间比为聚烯烃/CaCO3为80/20的条件下时所得试形成纳塑料。温度升高有利于高分子插层而不样的缺口冲击强度,拉伸强度和断裂伸长率均优利于溶剂所以,最好在溶剂分子插层步于重质和普通轻质,其中以天然油脂衍生物为分骤选择中国煤化工层步骤选择较高散剂的效果最为显著。温度并CNMHG纳米材料与HDPE能进行熔融插合,在配方未完待续:(见2012年《塑料包装》第1期)