高流动性共聚聚丙烯的开发与应用现状一

高流动性共聚聚丙烯的开发与应用现状(一)

聚丙烯注塑制品已经在包装、运输、家电、汽车、办公、日常消费用品、医疗制品等领域得到广泛应用。近年来随着聚丙烯(PP)生产工艺的提高，特别是新型高效催化剂及聚合工艺的改进，高流动性性聚丙烯产品的开发和应用取得了很大进展。

采用高流动性性聚丙烯，可使注射制品易成型加工，减少注射缺陷和废品强化创新成果与产业对接、创新项目与生产力对接、研发人员创新劳动与效益收入对接的创新工作新机制率。在制品加工生产过程中可降低加工温度、注射压力、合模力等，从而降低能耗，缩短制品的成型周期，提高制品产量。此外，由于树脂的流动性提高，可进行薄壁制品的生产，减少原材料的使用。本文综述了国内外高流动性共聚聚丙烯的开发及应用现状。

1 高流动性共聚聚丙烯的优点

聚丙烯产品分为均聚型和共聚型，共聚聚丙烯又分为嵌段共聚PP(PP-B)和无规共聚PP(PP-R)。由于共聚聚丙烯改善了PP的耐冲击性(尤其是低温冲击性)，具有较好的柔韧性，因此拓宽了其应用领域；高流动性共聚PP具有高的流动速率和较好的物理性能，可使结构复杂的大型薄壁注射制品的设计变为可行；在生产过程中可缩短加工周期，降低加工温度、注射压力和能耗，具有加工性能好，充模容易及产品翘曲变形少等优点。

分别选用熔体流动速率为35g/10min、65g/10min和100g/10min的聚丙烯树脂注塑质量为56.78g、壁厚为0.036cm的薄壁食品包装容器，发现熔体流动速率为100g/10min的树脂注射温度为210℃(熔体温度为220℃)；65g/10min的树脂注射温度需要228℃(熔体温度为257℃)；35g/10min树脂的注射温度需要高达282℃(熔体温度为293℃)。可见随树脂流动性的提高，其加工温度大大降低，温度降低可为用户降低能耗。

流动性的提高可使成型温度降低，冷却时间减少，明显降低制品的成型周期，以提高产品产量，如图1(略)所示。这一优势是高流动性共聚PP得以广泛应用最具吸引力的一方面。通常冷却时间减少30%，整个成型周期缩短10%，熔体流动速率为65g/10min的高流动性共聚PP成型周期比35g/10min成型周期减少了27%，大大提高了产品产量。

PP流动性的提高可降低模腔压力，如图2(略)所示。在℃加工范围内，用熔体流动速率为100g/10min的高流动性共聚PP替代35g/10min的PP，注射压力可降低20%-25%。通常情况下，通过提高加工温度来降低注射压力，进而降低制品的变形。选用高流动性共聚PP后，加工温度和注射压力都可以降低，能有效地抑制制品的变形，提高产品质量，这是传统的聚丙烯材料所难以做到的。

流动性的提高可以改善制品的设计应用，可用于结构复杂的大型薄壁注塑制品的设计，使长厚比(L/T)较大(如400/1)制品的设计成为可行。材料流动性的提高，其螺旋流动长度(spiral flow length)加大，能成型较大长厚比的制品，高流动性共聚PP的开发，适应了这一需要。熔体流动速率为100g/10min的树脂螺旋流动长度较65g/10min提高了15%，较35g/10min提高了30%(图3略)；长厚比也增加了10%-20%(图4略)(试验对比厚度为0.36mm、0.64mm的两种食品容器)，长厚比能力的增加，使薄壁制品加工更为容易，并且向更薄更大的方面发展，节省材料；同时流动性的提高，可在较低的注射压力下得到长厚比更大的产品(图5略)。这意味着制品生产商可以利用注塑压力受限的现有设备生产更具竞争力的产品，并且可以很容易实现多腔注射(低流动性树脂必须采用较高压力才能达到)。

因此高流动性共聚PP在提高产品产量、降低生产成本及成型结构复杂的大型薄壁制品方面具有极大的应用优势。

2 国外高流动性共聚PP的开发及应用现状

早在20世纪90年代初，国外一些聚丙烯生产企业开发成功熔体流动速率在g/10min的嵌段共聚PP产品。进入21世纪，世界几大跨国聚丙烯生产厂开发出超高流动性级PP共聚物，成功地开发出流动速率为g/10min的超高流动性共聚PP新产品。如basell公司的SC973熔体流动速率为100g/10min；SC917熔体流动速率为65g/10min；SG853熔体流动速率为55g/10min；美国EXXON公司的PP7075P1熔体流动速率为100g/10min、PP7065P1熔体流动速率为70g/10min建筑隔声评价标准GBJ121⑻8；北欧化工公司(Borealis)的DJ360MO熔体流动速率为60g/10min、BJ380MO熔体流动速率为80g/10ndn、BJ355MO熔体流动速率为100g/10min；新加坡TPC公司的AX668熔体流动速率为65g/10min；Atofina公司的PPC12712熔体流动速率为70g/10min、PPC10712熔体流动速率为55g/10min；南韩三星的B1920熔体流动速率为60g/10min.B1970熔体流动速率为100g/10min等。这些产品除具有高流动性，还具有冲击强度及较好的刚性和韧性。主要用于注射成型大型薄壁适中制品，如注射成型家电制品、汽车零部件、工业零部件、办公用具、家具及玩具等，极大地推动着汽车、家用制品、食品包装等大型薄壁制造业。

Montell公司生产的熔体流动速率为55g/10min的高流动性PP共聚物，可注射成型2.5kg重的日用包装制品。可以采用原有的模具和压力，缩短了冷却时间，从而使成型周期缩短17%，制品质量减轻6%，总成本降低15%。

Atofina公司熔体流动速率为35g/10min的嵌段共聚PP具有特殊分子结构和橡胶成份，具有吸收冲击能量的特性和较好的刚性。用于注射成型可叠放包装制品，可以采用较低的模压(从8MPa降到6MPa)、较薄的壁厚，物料的熔融温度从245℃降到225℃，从而降低了能耗。

北欧化工开发出熔体流动速率为100g/10min的高流动性共聚PP树脂BJ356MO，可用于注射成型长厚比达到400：1的冰淇淋类包装制品。

Montell公司在聚合反应器中直接生产出熔体流动速率为35g/10min、55g/10min、100g/10min的多种牌号PP树脂，不仅提高了树脂的加工性能(加工周期减少了20%)，与加工性较差的树脂相比也有较好的低温韧性，使用该树脂的注射制品可与要求低温应用性能好的热成型PP及高抗冲聚苯乙烯竞争。

Targor公司的NX20167共聚PP产品，在保持刚性韧性不变的条件下，流动性增加了1倍(从2..5g/10min增长到5.5g/10min)。这种进步也反映在加工制品中，如10a以前欧洲用于较大的装货托盘的生产，采用的是熔体流动速率为5g/10min的树脂，两三年以前转变为用熔体流动速率为12g/10min的树脂，而现在先进的加工厂已采用熔体流动速率为g/10m不断自主创新和技术改革in的树脂，而树脂流动性的增加并没有以刚性和韧性的降低为代价。

随着催化剂及生产工艺技术的发展以及配套技术的发展，国外高流动性共聚PP的开发生产成为一种新的发展趋势，熔体流动速率向着超高的方向发展，最高达到120g/10min。各大公司该系列产品品种牌号较多，根据不同的应用有不同的产品，可满足不同应用领域的需求。表1、2、3、4、5、6、7为世界几大公司生产的注塑用高流动性共聚PP的产品性能。