Läbipaistva polüpropüleeni (PP) väljatöötamine

Polüpropüleenil (PP) on head mehaanilised omadused, mittetoksilisus, hea keemiline stabiilsus, hea kuumakindlus ning lihtne töötlemine ja vormimine. Kuid PP kristalli suuruse mõju tõttu piiravad selle valguse läbilaskvus ja läige selle kasutamist igapäevastes vajadustes ja läbipaistvas pakendis.

Pärast läbipaistvat modifikatsiooni on saadud läbipaistval PP-l mitte ainult traditsioonilise PP jõudlus, vaid see muudab selle läbipaistvuse ja läike võrreldavaks tavaliselt kasutatavate läbipaistvate vaikude, nagu polüstüreenvaik (PS), polükarbonaat (PC), polüester (PET) omadega. , polüvinüülkloriid (PVC) jne. Seetõttu tuleb PP turuväärtuse parandamiseks muuta see läbipaistvaks.

Praegu on kolm peamist läbipaistvat PP arendusteed, mis vastavad tööstusliku mastaabiga tootmise tingimustele ja millel on kaubanduslik tootmisväärtus:

● Kasutage läbipaistva PP tootmiseks katalüsaatoreid;

● PP modifitseerimiseks lisage läbipaistvaid tuuma moodustavaid aineid;

● Segage läbipaistva PP saamiseks teiste vaikudega.

● juhusliku kopolümeeri PP tootmine ZN-katalüsaatoriga

Etüleen-propüleeni juhusliku kopolümeeri PP tööstusliku tootmise protsess ZN-katalüsaatori abil on järgmine:

(1) Segage propüleen ja etüleengaas täielikult;

(2) Kasutage katalüsaatorit kopolümeermonomeeride ja erinevate monomeersete polümeeride segmentide saamiseks;

(3) Moodustage PP molekulaarsed ahelad ahela kasvatamise ja ahela ülekande kaudu ning lõpuks saada juhuslik kopolümeer PP.

Juhusliku kopolümeeri PP valguse läbilaskvus võib ületada 94%, mis on põhimõtteliselt lähedane läbipaistva polüetüleeni läbipaistvusele.

●Väga läbipaistva PP süntees metallotseenkatalüsaatorite abil

Metalloteenkatalüsaatorite läbipaistvust suurendav toime on parem kui ZN-katalüsaatoritel. Läbipaistva PP sünteesil saavad nad kontrollida kristallilisust, molekulmassi ja komonomeeride manustamisrežiimi. Valmistage isotaktilise ja isotaktilise PP segu, millel on suur läbipaistvus ja tugev tugevus.

Seda tehnoloogiat kasutavad ettevõtted on järgmised: ExxonMobili välja töötatud UnivatExxpol/Unipol tehnoloogia, Dow Chemicali välja töötatud Insite/Spheripol tehnoloogia, Mitsubishi Chemicali välja töötatud JPC tehnoloogia, Mitsui tehnoloogia, Mitsui Chemicalsi välja töötatud Spheripol ja Metocene tehnoloogia, Borealise tehnoloogia, mille on välja töötanud Borealis, Univation/ Baseli välja töötatud Unipoli tehnoloogia, Totali välja töötatud Atofina tehnoloogia ja British Petroleumi välja töötatud BP tehnoloogia.

Lisades PP-le läbipaistva tuuma tekitava aine, saab toote läbipaistvust tõhusalt parandada. Mitte ainult seda, vaid ka selle jäikust ja sulamisvoolu kiirust saab parandada.

● Läbipaistva tuuma moodustava aine muutmise mehhanism

Kristallstruktuuriühendite moodustumise protsess hõlmab kahte etappi: tuuma moodustumine ja kristallide kasv. PP puhul hõlmab selle tuumade moodustumise kasvuprotsess heterogeenset tuuma moodustumist ja homogeenset tuuma moodustumist. Homogeense tuumastamise meetodi korral on tuumade arv väike, kristalli suurus on suur ja kristallilisus madal. Heterogeense tuuma moodustumise protsessis võib molekulaarne ahel adsorbeerida sulandi "lisandite" pinnale, moodustades tuumad. Sellistes tingimustes on kristalliseerumiskiirus kiire, kristalli suurus on väike ja kristallilisus kõrge.

Läbipaistvat modifikaatorit võib pidada "lisandiks". Heterogeense tuuma moodustamise tuumana parandab see heterogeense tuuma moodustumise efekti PP kristalliseerumisprotsessis, inhibeerib PP homogeenset tuuma moodustumist, vähendab kristalli suurust, parandab kristallilisust ning vähendab valguse hajumist ja murdumisnäitajat kristalli liidesel. .

● Läbipaistvate tuuma tekitavate ainete tüübid ja kasutusalad

① Anorgaaniline läbipaistev tuuma moodustav aine

Anorgaaniline läbipaistev tuuma moodustav aine on peamiselt mittemetallilised ühendid, nagu talk ja vilgukivi. Selle läbipaistva tuuma moodustava aine omadused on laialdane tooraineallikas, madal hind ja läbipaistvuse suurendamiseks on vaja ainult väikest lisamist. Kuid selle puudused on samuti ilmsed. Anorgaaniliste ühenditena on neid raske orgaanilistes sulamites dispergeerida ja neil on kerge varjestusefekt.

② Orgaaniline läbipaistev tuuma moodustav aine

Orgaanilistest läbipaistvatest tuuma moodustavatest ainetest on sorbitooliühendid enim kasutatavad lisandid. Vastavalt sorbitooliühendite benseenitsükli asendusfunktsionaalsete rühmade tüübile on sorbitooli tuuma moodustavate ainete väljatöötamine läbinud kolm seeriat.

Esimeses seerias puudub sorbitooliühendites benseenitsüklil funktsionaalne rühm ja selle valmistamise maksumus on madal, kuid tuumade moodustumise efekt on halb ja kasutamise käigus eralduvad aldehüüdühendid;

Teises seerias kasutatakse sorbitooliühendites benseenitsükli para-asendis vesinikuaatomite asendamiseks kloori, metüüli ja muid funktsionaalseid rühmi. See sorbitooliühendite seeria suurendab toote tuumastumise efektiivsust ja läbipaistvust, kuid ei suuda siiski lahendada aldehüüdühendite vabanemise probleemi;

Kolmas seeria, mille töötas esmakordselt välja Milliken, lahendab tõhusalt aldehüüdühendite vabanemise probleemi.

Lisades PP-le massiosa järgi 0,3% Milliken Chemical Company toodetud sorbitooli tuuma moodustavast ainest, saab PP hägusust vähendada alla 15%. Praegu on akadeemilisel kogukonnal DBS-i tuumastamise mehhanismi kohta mitmesuguseid selgitusi, kuid ühtset seisukohta pole moodustatud.

Lisaks sorbitooli tuuma moodustavatele ainetele on teadlased välja töötanud ka rea ​​orgaanilisi läbipaistvaid tuuma moodustavaid aineid, nagu aromaatsed fosfaat-läbipaistvad tuuma moodustavad ained, karboksüülhappe metallisoola läbipaistvad tuuma moodustavad ained, dehüdropolaarne hape ja selle sool läbipaistvad tuuma moodustavad ained, hargnenud happega amiinid, läbipaistvad tuuma moodustavad ained, ja polümeersed läbipaistvad tuuma tekitavad ained.

● Läbipaistva tuuma tekitava aine lisamise meetod

Läbipaistva PP tootmisel on kaks võimalust lisada läbipaistvaid tuuma tekitavaid aineid. Üks on mehaanilise segamise kasutamine, et läbipaistvat tuuma moodustavat ainet ühtlaselt hajutada reaktsioonitooraineid sisaldavas mahutis, et tagada PP-toote toimivuse ühtlus. Seda meetodit piirab segamise intensiivsus ja see häirib polümerisatsiooni aktiivsust, seetõttu ei kasutata seda sageli. Teine on nukleatsiooniaine lisamine väljaspool reaktorit PP granuleerimisprotsessi ajal, mis on mugav tööstuslikuks kasutamiseks.

Segamine teiste vaikudega läbipaistva PP saamiseks

Läbilaskvuse suurendamise meetod segamise teel on PP-ga segunemiseks kasutada ühte või mitut polümeeri, mille murdumisnäitaja on lähedane PP murdumisnäitajale ja mille hajutatud faasi osakeste suurus on väiksem kui nähtava valguse lainepikkus, ning vähendada PP kristallide suurust. heterogeense tuuma moodustumise mõju, suurendades seeläbi toote läbilaskvust.

Uuringud on näidanud, et madala tihedusega polüetüleen ja etüleen-propüleen-dieeni kopolümeer on sobivad segamisained. 10% segamisaine lisamine võib vähendada PP kristalli suurust, suurendada kristallilisust ja suurendada toote läbilaskvust. Lisaks saab toote löögivõimet parandada ka segamisaine toimega. Segamisaine kasutamise meetodil läbilaskvuse suurendamiseks on aga ilmsed piirangud. Kuna segamisainena kasutatakse üht või mitut polümeeri, peab neil olema sarnane murdumisnäitaja ja liidese ühilduvus PP-ga, mis muudab arendamise väga keeruliseks.

Läbipaistva polüpropüleenitööstuse ahela ülesvoolu hõlmab peamiselt polüpropüleeni, läbipaistvat tuuma moodustavat ainet, metallotseeni katalüsaatorit jne ning allavoolu kasutatakse peamiselt meditsiiniseadmetes, läbipaistvates pakendites ja majapidamistarvetes, nagu mikrolaineahju lauanõud, ühekordsed lõunakarbid ja läbipaistvad joogitopsid. . Järgmises tabelis on loetletud läbipaistvate PP-toodete kasutusvaldkonnad erinevate töötlemistehnoloogiate korral.

Läbipaistva polüpropüleenvaigu töötlemistehnoloogia ja pealekandmine

Praegu on puhumisvormimise, survevalu, termovormimise ja muude töötlemistehnoloogiate abil valmistatud läbipaistvad PP-tooted hõivanud teatud turuosa ja neil on kalduvus asendada teisi konkureerivaid materjale. Näiteks kasutatakse praegu turul olevates õlle- ja joogipudelites peamiselt polüetüleentereftalaati (PET) ning AMCO poolt "injection stretch blow molding" protsessi käigus toodetud üliläbipaistev PP võib PET-i asendada.

Praegu kuuluvad maailma suurimate läbipaistvate polüpropüleenitootjate hulka ExxonMobil Chemical Company, Saksamaa Montell, BP Amoco, Lõuna-Korea SK Group, Ameerika Ühendriikide Huntsman Group, Jaapani Mitsui, Dow Chemical Company, BASF SE, Borealis Ltd., Lõuna-Korea Samsung Group. , Hollandi Baseli ettevõte, Jaapani JPP ja Lõuna-Korea Daelim.

Foto tehtud SK Chemicalsi boksis

Kodumaisest vaatenurgast on praegu väga vähe polüolefiiniettevõtteid, mis kasutavad söekeemiatehnoloogiat, mis toodavad läbipaistvat polüpropüleeni ning läbipaistvate materjalide tootmist teostavad põhiliselt üksikud ühisettevõtted.

Läbipaistva materjali ja joonistusmaterjali võrdlus Allikas: Sinochem

Dongming Petrochemicali HC8016 klassi kasutatakse imikute lutipudelites. Pildi allikas: Dongming Petrochemical