淺談高溶體強(qiáng)度聚丙烯的應(yīng)用情況以及市場(chǎng)

賈勇智 靳松

摘 要：高熔體強(qiáng)度聚丙烯是聚丙烯眾多分類的其中之一，本文綜述了其性能特點(diǎn)，制備方法以及其在吹塑、熱成型、發(fā)泡等領(lǐng)域的應(yīng)用方向和市場(chǎng)需求應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：高熔體強(qiáng)度聚丙烯;生產(chǎn)應(yīng)用;市場(chǎng)

聚丙烯（PP）是一種熱塑性樹脂，為丙烯聚合而制得。其按甲基排列位置可分為三種，分別為間規(guī)聚丙烯、無規(guī)聚丙烯以及等規(guī)聚丙烯。目前，聚丙烯在世界范圍內(nèi)已成為產(chǎn)量增長(zhǎng)最快，應(yīng)用最為廣泛的一種樹脂。其具有耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)量輕、價(jià)格低、易回收、無味無臭以及機(jī)械性能優(yōu)越和化學(xué)穩(wěn)定性等明顯優(yōu)點(diǎn)。但一般由茂金屬催化劑齊格勒--納塔催化劑制備的聚丙烯因只有線性鏈結(jié)構(gòu)，其部分呈結(jié)晶狀態(tài)，導(dǎo)致其低溫易脆裂、耐熔垂性能差、熔體強(qiáng)度較低。當(dāng)加工溫度高于聚丙烯的熔點(diǎn)時(shí)，由于其熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)相近，其熔體的強(qiáng)度和粘度會(huì)顯著下降，故其在應(yīng)用于熱成型、吹塑、發(fā)泡等領(lǐng)域時(shí)倍受限制。目前，對(duì)于開發(fā)各類高性能專用聚丙烯已成一種趨勢(shì)，高溶體強(qiáng)度聚丙烯（HMSPP）為其中重要產(chǎn)品之一。

1 高溶體強(qiáng)度聚丙烯的特性

熔體強(qiáng)度作為重要的表征聚合物熔體延展性參數(shù)，較常用來定義熔體抵抗拉伸的能力。在熱成型、發(fā)泡、紡絲、擠出等相關(guān)加工技術(shù)中，聚合物熔體會(huì)發(fā)生剪切流動(dòng)和拉伸。熔體強(qiáng)度表現(xiàn)為在一定溫度下將熔體拉伸形變至斷裂處的最大拉伸強(qiáng)度值，較常通過熔體拉伸流變儀測(cè)量得到。可通過提升高相對(duì)分子質(zhì)量組分的含量、調(diào)正相對(duì)分子質(zhì)量寬度、以及通過反應(yīng)接枝使其內(nèi)部產(chǎn)生長(zhǎng)支鏈（long chain branch）結(jié)構(gòu)的方式來提高聚丙烯的熔體強(qiáng)度。

雖提升高相對(duì)分子質(zhì)量組分的含量的方法可顯著使其熔體牽伸粘度加大，提高熔體強(qiáng)度，但此方法具有明顯的能耗高、加工效率低、影響加工工藝等缺點(diǎn)，故對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域限制較大。

通過反應(yīng)接枝引入LCB結(jié)構(gòu)的方式因是由利用活性單體或共混其他含LCB結(jié)構(gòu)的聚烯烴樹脂加上受相關(guān)加工工藝影響，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，故含LCB結(jié)構(gòu)的高熔體強(qiáng)度聚丙烯的實(shí)際應(yīng)用也在一定程度上受到影響。

通過調(diào)整給電子體試劑和主、助催化劑等的含量改變聚合工藝以及催化體系，使相對(duì)分子質(zhì)量寬度增加，促進(jìn)聚丙烯硬化產(chǎn)生提高其熔體強(qiáng)度，從而擴(kuò)展其加工應(yīng)用領(lǐng)域。

2 高溶體強(qiáng)度聚丙烯的應(yīng)用

高溶體強(qiáng)度聚丙烯具有結(jié)晶時(shí)間短以及熔點(diǎn)、結(jié)晶溫度、熔體強(qiáng)度、熱變形溫度高的特定，使普通聚丙烯在熱成型、吹塑、發(fā)泡等領(lǐng)域的缺陷得到明顯改善。

2.1 發(fā)泡

普通聚丙烯由于熔體強(qiáng)度低，作為發(fā)泡基礎(chǔ)樹脂時(shí)，在發(fā)泡過程中泡孔易出現(xiàn)破裂結(jié)構(gòu)塌陷等問題。高溶體強(qiáng)度聚丙烯具有應(yīng)變硬化行為，隨著剪切應(yīng)力的增加拉伸粘度也會(huì)隨之增大，防止拋空破裂塌陷，保障其在發(fā)泡過程中穩(wěn)定增長(zhǎng)，使發(fā)泡材料具有更佳的表貌和回彈性。

2.2 吹塑薄膜

聚丙烯通常作為薄膜吹塑制備聚烯烴樹脂所使用的基礎(chǔ)樹脂，且產(chǎn)品有較大局限性，基本為附加值低的快遞袋、垃圾袋、塑料袋以及農(nóng)膜等產(chǎn)品。其根本原因在于在相同的吹膜工藝下，聚丙烯的加工窗口相對(duì)更寬，熔體強(qiáng)度更高。高溶體強(qiáng)度聚丙烯具有的拉伸應(yīng)變硬化可大幅提升膜泡在生產(chǎn)中的穩(wěn)定性且較易調(diào)節(jié)其吹脹比，其還能在高溫下進(jìn)行快速生產(chǎn)，顯著降低了聚丙烯吹塑薄膜的開發(fā)難度。

2.3 熱成型

因高溶體強(qiáng)度聚丙烯的牽伸比較高，可通過常用的負(fù)壓或正壓熱成型設(shè)備實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)異型材以及薄壁容器的熱成型加工。且具有壁厚均勻、加工溫度范圍大、成型工藝易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，且其熱成型加工的制件的脫模可在高溫下進(jìn)行，使成型周期大幅縮短，提高生產(chǎn)效率，利用其生產(chǎn)的杯子、飯盒等容器高溫耐受，可微波加熱，對(duì)人體無毒害作用，對(duì)替代其他熱成型材料有良好的發(fā)展前景，顯著擴(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域。

3 高溶體強(qiáng)度聚丙烯的市場(chǎng)情況

自高溶體強(qiáng)度聚丙烯工業(yè)化以來，世界范圍內(nèi)對(duì)其需求量逐年上升，其已在發(fā)泡、熱成型、吹塑等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。北歐化工已進(jìn)行了具有長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)的高溶體強(qiáng)度聚丙烯開發(fā)，利用高溫在β自由基斷裂時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)鏈支化，具有較高的熔體強(qiáng)度和延展性。由于國內(nèi)相關(guān)工業(yè)開發(fā)和市場(chǎng)化應(yīng)用處于起步階段，對(duì)高溶體強(qiáng)度聚丙烯采用直接聚合法制備，中國石化和中國石油分別以增大相對(duì)分子質(zhì)量分布和長(zhǎng)支鏈的特點(diǎn)進(jìn)行自主研發(fā)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，國內(nèi)的高溶體強(qiáng)度聚丙烯時(shí)普通聚丙烯的1.5倍左右，僅在發(fā)泡片材和發(fā)泡珠粒相關(guān)領(lǐng)域的需求量就高達(dá)200kt/a，且基本以進(jìn)口為主。中國石化推出了兩款量產(chǎn)高溶體強(qiáng)度聚丙烯（E02ES與B00RS）打破了國外公司在相關(guān)市場(chǎng)的壟斷，顯著緩解了國內(nèi)的供需矛盾，大幅提高產(chǎn)品附加值，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)利益。

4 結(jié)束語

綜上所述，應(yīng)用高溶體強(qiáng)度聚丙烯生產(chǎn)的產(chǎn)品具有顯著的抗震性、耐熱性、韌性和耐油性等優(yōu)點(diǎn)，在建筑、工業(yè)、汽車、體育等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

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