爽滑劑對煤基聚丙烯1100N性能影響研究

胡 琳，田廣華，焦 旗

(神華寧夏煤業集團有限責任公司煤制油化工研發中心，寧夏銀川 750411)

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爽滑劑對煤基聚丙烯1100N性能影響研究

胡 琳，田廣華，焦 旗

(神華寧夏煤業集團有限責任公司煤制油化工研發中心，寧夏銀川 750411)

研究了四種爽滑劑對煤基聚丙烯1100N基本物理性能的影響。結果表明：添加爽滑劑能夠有效提高注塑制品的表面光澤度，改善制品的脫模性。同時提高聚丙烯1100N中的抗氧劑分散程度，從而提高了抗氧劑的有效添加性。爽滑劑對聚丙烯1100N的熔融結晶性能和力學性能影響不大。

聚丙烯，爽滑劑，光澤度

聚丙烯(PP)是一種性能優良的熱塑性合成樹脂，具有密度小、無毒、易加工、電絕緣性優良、耐腐蝕等優點，是通用樹脂中耐熱性最好的產品，被廣泛應用于軍事、農業、汽車工業、家用電器、電子、建筑及包裝等領域[1-5]。

聚丙烯在加工過程中，熔體與設備間存在著摩擦，既降低熔體流動性，又增加能耗。并且由于摩擦生熱，熔體的穩定性降低，給塑料制品表面帶來負面影響。現代塑料加工正朝著自動化、高速化和高品質化方向發展。為了降低聚丙烯熔體分子間和熔體與設備間的摩擦阻力，以改進熔融料的流動性或提高成型制品的脫模性，選擇在聚丙烯中添加爽滑劑。爽滑劑可以降低聚丙烯加工時的能耗，降低擠出壓力，使原料擠出時螺桿的扭矩不至于劇增，還可以降低加工溫度和消除熔體破裂，提高產率。同時還可以起到防粘連和抗靜電劑等作用[6-7]。

本文選取了四個不同生產廠家的爽滑劑開展了相關實驗研究工作，評價了不同爽滑劑對煤基聚丙烯1100N基本物理性能的影響。

1 實驗部分

1.1 主要原料

聚丙烯1100N粉料：神華寧夏煤業集團煤制油化工烯烴公司；復合抗氧劑：生產裝置在用產品；爽滑劑1#、2#、3#、4#：市售。

1.2 實驗設備與儀器

高速混料機，RRM MINI Ⅱ型，德國J.ENGELSMANN AG公司；雙螺桿擠出造粒機，ZSK26型，科倍隆機械有限公司；注塑機，BT80V-Ⅱ型，博創機械股份有限公司；鼓風干燥箱，DHG-9245A型，上海慧泰儀器有限公司；恒溫恒濕儀，KBF240，德國賓得公司；萬能材料試驗機，INSTRON 5966型，美國INSTRON公司；缺口制樣機，CEAST AN50，CEAST公司；沖擊試驗機，CEAST 9050，CEAST公司；差示掃描量熱儀(DSC)，DSC200F3型，德國耐馳機械儀器有限公司；熔體流動速率儀，MFI-2322，承德金建檢測儀器有限公司；黃色指數儀，LabScan XE型，Hunterlab公司；光澤度儀，NOVO GLOSS LITE型，英國RHOPOINT公司；洛氏硬度儀，RB2000型，美國Wilson公司。

1.3 樣品制備

聚丙烯1100N粉料與復合抗氧劑、爽滑劑按照表1的配方比例進行預混合，然后在雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒。造粒條件：螺桿直徑26mm，長徑比40，螺桿轉速400r/min，喂料速度30kg/h，擠出機各部分溫度設置如下：T1=180℃，T2=190℃，T3=200℃，T4=210℃，T5=210℃，T6=210℃，T7=200℃，T8=195℃，T9=190℃。

將擠出切粒后的樣品在80℃真空烘箱中干燥2h，然后注射成型樣條。注塑條件：注塑溫度220℃～230℃，模溫45℃，注射壓力90bar，注射時間2s，保壓壓力80bar，保壓時間25s，冷卻時間45s。

樣條在23℃、相對濕度50%的條件下放置48h后，進行性能測試。

表1 聚丙烯1100N爽滑劑配方

1.4 測試方法

熔融指數(MI)，按照GB/T 3682-2000測試，測試溫度為230℃，載荷為2.16 kg；黃色指數，按照HG/T 3862-2006測試；差示掃描量熱法(DSC)，按照GB/T 19466.3-2004測試：在N2保護下，升、降溫速率均為20℃/min，記錄降溫與第二次升溫曲線；氧化誘導期(OIT)，按照GB/T 19466.6-2009測試；光澤度，按照GB/T 8807-88測試；拉伸性能，按照GB/T 1040.2-2006測試；彎曲性能，按照GB/T 9341-2008測試；簡支梁缺口沖擊強度，按照GB/T 1043.1-2008測試；洛氏硬度，按照GB/T 3398.1-2008測試。

2 結果與討論

2.1 熔融指數和黃色指數

聚丙烯的熔融指數是由分子量及分子量分布決定的，在基礎粉料相同的情況下，聚丙烯粒料的熔融指數受抗氧劑的影響較大。從表2可以看出，五個樣品的熔融指數的大小順序為1#>0#>2#>3#>4#。爽滑劑本身并不會影響聚丙烯的分子量，提高了抗氧劑的分散效果，從而使抗氧劑的添加更為有效，因此熔融指數會有差異。從MI和黃色指數看4#效果最佳。

聚丙烯的黃色指數用來評價產品在加工過程中的老化程度，其數值主要受抗氧劑的影響。從表2的數據可以看出，黃色指數的變化趨勢和熔融指數是一致的。

表2 熔融指數和黃色指數

2.2 熔融與結晶性能

從表3和圖1可以看出，五個樣品的熔融結晶性能相近，差異較小。由此可見，四種爽滑劑對1100N熔融結晶性能影響不大。

表3 熔融結晶性能

續表3

測試項目0#1#2#3#4#結晶焓/(J/g)96549933968395189782結晶度/%46494799471846024702

注：以209.0J/g為100%結晶聚丙烯的熔融焓，計算樣品的結晶度。

圖1 熔融結晶曲線

2.3 氧化誘導期

表4 氧化誘導期

圖2 氧化誘導期曲線

從表4和圖2可以看出，添加爽滑劑之后樣品的氧化誘導期得到不同程度的提高，4#產品的氧化誘導期最長，說明它具有很好的抗氧化性能。造成五個樣品的氧化誘導期差異的原因與熔指和黃指差異的原因基本相同，主要是爽滑劑的添加提高了抗氧劑的有效性。

2.4 光澤度

從表5可以看出，添加爽滑劑之后樣品的表面光澤性得到提高，四種爽滑劑對注塑制品表面光澤度的改善基本相當，3#的表面光澤性略優。表面光澤度的提高使注塑制品外觀性能更好，同時有利于脫模，縮短注塑周期。

表5 光澤度

2.5 力學性能

從表6可以看出，五個樣品的拉伸屈服強度、拉伸斷裂強度、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、常溫沖擊和洛氏硬度差異不大。由此可見，添加不同爽滑劑的樣品與不添加爽滑劑的樣品力學性能相當，爽滑劑對1100N的力學性能基本沒有影響。

表6 力學性能

3 結論

通過不同類型的爽滑劑對煤基聚丙烯1100N的熔融指數、黃色指數、光澤度、熱學性能、力學性能的研究，得出以下結論：

(1)在助劑和粉料的預混合過程中可以明顯看到添加爽滑劑之后改善了抗氧劑在聚丙烯中的分散程度，從而使抗氧劑的添加更為有效，4#效果最佳。這一性能通過熔融指數、黃色指數和氧化誘導期的測定得到證明。

(2)添加爽滑劑之后樣品的表面光澤度得到提高，四種爽滑劑對注塑制品表面光澤度的改善基本相當，3#的表面光澤性略優。表面光澤度的提高使得注塑制品外觀性能更好，同時有利于脫模，縮短注塑周期。

(3)四種爽滑劑對聚丙烯1100N的熔融結晶性能和力學性能的影響不大。

[1] 洪定一.聚丙烯—-原理、工藝與技術[M]. 北京：中國石化出版社，2002.

[2] 宋賽楠，曹庚振，王霞，等.聚丙烯塑料的改性研究[J]. 塑料工業，2011，39：57-59.

[3] 魏正英. 國內外聚丙烯生產及消費現狀[J].塑料科技，2011，39(7)：107-110.

[4] 崔小明.聚丙烯改性技術及新品開發[J].四川化工，2004，7(5)：29-34.

[5] 王雅珍，李棟，朱清梅，等.聚丙烯抗靜電劑的研究現狀及發展趨勢[J].塑料工業，2008，36(7)：11-15.

[6] 比央納·尼爾森.聚烯烴脫模劑和抗靜電劑[J].化工新型材料，2001(4)：33-35.

[7] 李志強，李秀潔，張治.聚丙烯薄膜常用助劑的研究進展[J].石油化工，2005，34：655-657.

Study of Slipping Agent for Coal Base Polypropylene 1100N Performance Impact

HU Lin，TIAN Guang-hua，JIAO Qi

(The Research & Development Center of CTL Chemical of SNCG，Yinchuan 750411，Ningxia，China)

The influence of four kinds of slipping agent to the basic physical properties of coal base polypropylene 1100N were studied. The results showed that：adding slipping agent can effectively improve the surface gloss of injection-moulded products，improve the product performance of mold unloading. At the same time，improve the effective adding of antioxidant to polypropylene 1100N. The effect of slipping agent on the melt crystallization and mechanical properties of polypropylene 1100N was not significant.

polypropylene，smooth agent，gloss

TQ 325.1+4