2014年第15期廣東化工第41卷總第281期www.gdchem.com高純聚丙烯相容劑的研究陳波,趙平,張發(fā)饒(寧波能之光新材料科技有限公司,浙江寧波315830)[摘要]文章研究了寧波能之光新材料科技有限公司生產(chǎn)的高純聚丙烯(PP)相容劑FH8的接枝率、小分子溶出率、揮發(fā)物含量和在高溫下的性狀。研究結(jié)果表明,FHIl8的馬來酸酐接枝率達(dá)1.1%并且具有較低的小分子溶出率(19%)和揮發(fā)物含量(1:85%,105℃:2.55%,150℃)通過在熔融溫度下觀察性狀發(fā)現(xiàn),FH18在熔體狀態(tài)下不起泡,不發(fā)黃:在350℃高溫下,FH118表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性關(guān)鍵詞]高純PP相容劑:溶出率;揮發(fā)物含量:熱穩(wěn)定性中圖分類號TQ31[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]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相容劑可以使不相容的兩種聚合物實(shí)現(xiàn)均勻的分散,從而大幅地提升原有材料的物性。作為最常用的塑料之一,聚丙烯(PP需要和各種助劑或聚合物相混,以改善其力學(xué)性能,擴(kuò)大應(yīng)用范14熔融狀態(tài)下性狀對比實(shí)驗(yàn)圍2,常用的PP/玻纖復(fù)合材料,由于玻纖分子結(jié)構(gòu)中存在強(qiáng)極取5g左右各品牌的相容劑放入烘箱中,逐漸升高烘箱溫度,性基團(tuán),和非極性的PP并不能直接相容,必須要使用相容劑,觀察剛剛?cè)刍瘯r的顏色性狀:繼續(xù)將溫度升至350℃,觀察各牌使玻纖均勻地分散在PP中,達(dá)到增強(qiáng)的目的。制備PP相容劑號相容劑在此溫度下的顏色性狀。最常用的手段就是在非極性的PP鏈節(jié)上,接枝極性單體馬來酸1.5失重法揮發(fā)物測定取某品牌PP相容劑,精確稱取質(zhì)量m。將該試樣放于105℃PP相容劑在市場上的需求量很大,但是我國國內(nèi)的高端相容或者150℃熱臺上30min。通過水分儀測定揮發(fā)物質(zhì)量,記為m2劑市場卻長期被國外品牌所占據(jù),國內(nèi)品牌只能做一些產(chǎn)品要求不高、利潤低的低端產(chǎn)品。這主要是由于國內(nèi)許多廠家生產(chǎn)的P則失重率()計算公式如下式2所示相容劑的揮發(fā)性有機(jī)物VOC)含量很高,往往導(dǎo)致產(chǎn)品色澤發(fā)黃來不斷地出臺環(huán)保相關(guān)的法律法規(guī),以及下游企業(yè)越來越高的質(zhì)2結(jié)果與討論量要求,高接枝率、低VOC殘留的PP接枝產(chǎn)品必然是市場發(fā)展2.1各牌號PP相容劑接枝率比較的趨勢。根據(jù)各公司產(chǎn)品說明書公開資料,各牌號PP相容劑接波能之光新材料科技有限公司在研發(fā)高接枝率、低VOC及熔融指數(shù)(M如表1所示殘留的高純PP相容劑方面走在了國內(nèi)同行的前列。本文以能之光FH118牌號PP相容劑為例,通過對比國外其他三家知名公司表1不同牌號相容劑接枝率及熔融指數(shù)生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品,研究了其各項(xiàng)性能Tab 1 Grafting and melting index of compatilizers with different1實(shí)驗(yàn)部分相容劑牌號熔融指數(shù)(190℃,2.16kg)接枝率(w%PP相容劑:美國D公司D35:法國A公司A100;以色列P美國D35公司P10;能之光FHll8法國A001012設(shè)備儀器以色列P10紅外分析儀: SHIMADZU公司生產(chǎn) aFFinity-1型紅外分析能之光FHl18熔融指數(shù)儀:長春第二材料試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)ⅪNR450A型表1數(shù)據(jù)顯示,能之光FH8牌號PP相容劑的MAH接枝1.3相容劑溶出比率測定率比美國A100和以色列P10的兩個牌號PP相容劑的略高。其熔融指數(shù)也比這兩個國外牌號的略高,與較高的接枝率形成了印證取少量試樣在210℃下壓成膜片,進(jìn)行紅外表征測試,得到處理這表明了能之光FH8在接枝率指標(biāo)上已經(jīng)達(dá)到了國際知名產(chǎn)品前的紅外數(shù)據(jù)。將上述薄膜試樣浸泡在80℃丁酮中6h,溶解出小分子有機(jī)物和均聚MAH產(chǎn)物,取出試樣放入真空烘箱中120℃22各牌號PP相容劑溶出比率比較下8h,烘干后進(jìn)行紅外表處理后的紅外數(shù)在丁酮中溶出前后各品牌相容劑的紅外譜圖如圖1~4所示。型的接枝MAH的PP相容劑紅外圖譜如圖1所示,其中在1780-1785cm處的振動吸收峰為MAH上C=O的特征吸收嶺容劑在丁酮中溶出前后的紅外圖譜曲線變化較明顯。圖1和3中通過處理前后紅外圖譜中CO特征吸收峰與PP內(nèi)標(biāo)基準(zhǔn)峰的峰而c=O的峰強(qiáng)度卻明顯地減弱了,顯示經(jīng)丁酮溶出后,相容劑中強(qiáng)度比較,計算出PP相容劑中小分子的溶出比率(。1780-1785的MAH基團(tuán)明顯地減少了。這表明,美國D35和法國A100這cm處CO吸收峰強(qiáng)度處理前記為A,處理后記為B1;P在17兩支相容劑中,cm處特征吸收峰強(qiáng)度處理前記為A,處理后記為Bo。溶出比率聚物V凵中國煤化工H單體成MAH均計算公式如下式1所示:為進(jìn)一步CNMHG丁酮中的溶出比率按1.3節(jié)數(shù)據(jù)處煙易,異山什刑叮出比率數(shù)值,結(jié)果[收稿日期]201407-15[基金項(xiàng)目]寧波市工業(yè)重大(重點(diǎn))擇優(yōu)委托科技攻關(guān)項(xiàng)目(2012B10030),贛鄱英才555工程高端人才柔性特聘計劃[作者簡介]陳波(1986),男,博士?！橥ㄓ嵶髡邚V東化工2014年第15期82www.gdchem.com第41卷總第28期如表2所示。表2不同品牌PP相容劑溶出比率Tab 2 Dissolution ratio of PP compatilizers with different brand1782,016.090-1675.0相容劑品牌處理前AM/A0處理后B/B0溶出比率%美國D350.6550373以色列P10法國A100318201800178017601740能之光FH80.5690.46l2.0從表2可以定量地看出,在參與對比試驗(yàn)的四支牌號相容劑中,美國D35的溶出比率最大,達(dá)到43%;法國A100在丁酮中0的溶出比率也超過了30%,達(dá)到31%。這與上文中通過紅外譜圖定性比較得出的結(jié)論一致。而以色列P10和能之光FH18在丁酮中的溶出比率一樣,均為19%這表明了在丁酮溶出率這一指標(biāo)上,寧波能之光新材料科技有限公司生產(chǎn)的FHl8牌號PP相4000350030002500200015001000500容劑達(dá)到了國際一流品牌相容劑的前列水準(zhǔn)Wavenumber/cm2.3不同牌號相容劑揮發(fā)物含量測定圖1美國D35相容劑丁酮溶出前后紅外圖譜通過失重法,使用水分測定儀,在105℃和150℃下分別測定Fig 1 IR spectra of D35 before and after treat參與比較的四種品牌相容劑的揮發(fā)物含量,結(jié)果如圖5所示。5.0z105℃區(qū)8150℃4.581.50.54000350030002500200015001000500FHII8with Different Brands圖2以色列P10相容劑丁酮溶出前后紅外圖譜圖5四種品牌相容劑揮發(fā)物含量測定Fig 2 IR spectra of P10 before and after treatFig 5 Volatiles ratio of compatilizers with different brands67,15431784.0.746從圖5可以看出,在較低溫度(105℃)下,美國D35牌號相n174.04容劑的質(zhì)量損失率最高,達(dá)到254%;以色列P0牌號相容劑質(zhì)量損失率最低,為1.55%而能之光FH18相容劑在105℃下質(zhì)量損失為185%,低于美國D35(254%和法國A100225%)。而0184081801780176140在150℃下,能之光FH18的質(zhì)量損失率僅為255%,與在該溫Wavenumber度下質(zhì)量損失率最少的以色列P10(241%)相當(dāng)。通過比較發(fā)現(xiàn)能之光FH18在150℃下的質(zhì)量損失率與美國D35在105℃下的質(zhì)量損失率基本一致。這表明了能之光FH8中的揮發(fā)物含量達(dá)到了國際前列的水平24不同品牌相容劑高溫熔融狀態(tài)的比較1.0由于物料改性共混的操作工藝往往是在高溫熔融的條件下進(jìn)行,因此研究相容劑在高溫熔融狀態(tài)下的性狀顯得十分必要。圖3法國A100相容劑丁酮溶出前后紅外圖譜Fig 3 IR spectra of A100 before and after treat51784.044178404631167.095l167,08147801760174012001180116011401120treated性狀對比Fig6 Behav中國煤化工with different brands atCNMHG圖4能之光FH18相容劑丁酮溶出前后紅外圖譜圖6為參與對比實(shí)驗(yàn)的四種牌號相容劑在剛?cè)刍瘯r的性狀對比?？梢园l(fā)現(xiàn),美國D公司生產(chǎn)的D35牌號相容劑在剛?cè)刍瘯r就Fig 4 IR spectra of FH118 before and after treat略微發(fā)黃,并且熔體中布滿氣泡,如圖6a所示。這表明美國D352014年第15期廣東化工第41卷總第281期www.gdchem.com83中含有較多的小分子有機(jī)物,和上一節(jié)中測得的較高的溶出率相7a)在350℃熔體依然主要表現(xiàn)出乳白色,發(fā)黃跡象很輕微。這表印證。以色列P10和法國A100牌號的相容劑雖然在熔化時沒有明即使在高溫條件下,這兩個牌號的相容劑依然沒有發(fā)生大規(guī)模發(fā)黃,但是其熔體中卻充滿細(xì)密微小的氣泡,如圖6和c所示的降解反應(yīng),它們具有很好的高溫穩(wěn)定性這表明了這兩個牌號的相容劑中含有較多的揮發(fā)性有機(jī)物。加工上述研究結(jié)果表明,能之光FHl8牌號相容劑中的vOC溫度熔融狀態(tài)下顏色發(fā)黃會影響最終產(chǎn)品的色產(chǎn)生大量揮時的性狀如圖d所示通過對比可以明顯地看比,H18在熔化多的穩(wěn)定性,達(dá)到了國外相容劑品牌的前列水平發(fā)物氣泡會影響其混合性能,這些都是在生產(chǎn)應(yīng)用中希望避免的。表現(xiàn)出優(yōu)能之光公司生產(chǎn)的FH18牌號高純PP相容劑具有較高的接光FHl18的VOC殘留很低,殘留的極少量的小分子有機(jī)物在相枝率,達(dá)到了國外著名公司成熟品牌的水平。通過紅外和失重法容劑熔融溫度下不會對相容劑造成任何的不利影響對比檢測了FH18和另外三支國外著名公司生產(chǎn)的成熟品牌相容劑,證明了能之光FH18具有較低的小分子溶出比率和揮發(fā)分,b.以色列P10容劑在熔融溫度和較高溫度(350℃)下的性狀,結(jié)果表明能之光FH118在熔融溫度下不起泡,不發(fā)黃,在較高溫度表現(xiàn)出較好的化學(xué)穩(wěn)定性。本文研究結(jié)果表明,能之光FH18完全能夠替代國外品牌相容劑,并且在低ⅴOC殘留和高使用溫度的限制條件下更具有競爭優(yōu)勢。法國A100d能之光F18參考文獻(xiàn)[]姚曉丹.淺析聚丙烯改性與應(yīng)用[門塑料制造,2013,12:7180[2]廖小青,朱江,劉香,等.聚丙烯改性研究進(jìn)展門重慶文理學(xué)院學(xué)報,2013,32(5):22-27[3]郭兵兵,周春華,陳杰,等.玻纖增強(qiáng)聚丙烯管材纏繞成型溫度工藝參數(shù)研究[.工程塑料應(yīng)用,2013,41(10):56-59[4]Gennaro 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