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座人医用透明聚丙烯的研制及应用上

发布时间:2021-10-22 00:33:06 阅读: 来源:吊带厂家

医用透明聚丙烯的研制及应用(上)

摘要:本文介绍了用不同类型成核剂制备医用透明聚丙烯的特点及其差别,并对它们与其它助剂的复配使用做了研究,同时还考察了加工设备、成型加工工艺及加工工艺参数对医用透明聚丙烯性能的影响。

关键词:聚丙烯 ; 透明 ; 医用; 成核剂;

前 言

聚丙烯(PP)作为五大通用合成树脂之一,具有机械性能好、无毒、相对密度低、耐热、耐化学药品、容易加工成型等优点,且价格低廉,已成为五大通用合成树脂中增长最快、新品开发最快、最活跃的品种。透明PP就是一个新开发的品种,与普通PP相比,透明PP的透明性、光泽度、刚性、热变形温度及成型温度和成型周期都得到了显著的改善,这大大拓宽了聚丙烯的应用领域,使其可广泛应用于医用注射器、食品容器、文具、盘、盒、瓶、家用储藏器、各类包装等方面。透明PP的制备是通过加入成核剂,使聚丙烯经熔融塑化后重新结晶时提高其结方式 :1.拆换充电线晶温度,加速结晶,改变球晶尺寸,使大球晶变细,排列规整并分布均匀。对成核剂的选择,主要有无机和有机两大类,无机成核剂主要有滑石粉、碳酸钙等,做成核剂使用时要求粒度较小,一般大于2500目。有机成核剂主要有脂肪羧酸金属皂、芳香族羧酸金属皂、有机磷酸盐和山梨醇苄叉衍生物等。上述不同种类的成核剂,在成核机理上都是一致的,但由于成核剂自身性质上的一些差别,在改善PP性能方面也存在一些差别。同时,PP自身的差异也会对产品透明性产生影响。医用透明PP作为透明聚丙烯的一种,其各方面性能都比普通聚丙烯性能有更高的要求,为此,我们综合考察了生产过程中诸多因素如不同类型的成核剂、基体树脂、其他助剂及生产环境对医用透明PP性能的影响,以及医用透明PP在加工成型时的参数控制对其性能的影响。

1.主要原材料

聚丙烯粉料 ,熔指 ,独山子天利高新

聚丙烯粒料 , T30S ,独山子石化公司

成核剂1,国产

成核剂2,国产

成核剂3,国外

成核剂4,国产

硬脂酸钙、增韧剂

2.仪器设备

光泽仪 美国

雾度仪 上海精密科学仪器厂

熔指仪 意大利

双螺杆挤出机,TE-35,南京科亚

高速混合机,SHR(50),张家港

注射机 无锡格兰机械

冲击实验机 承德实验机厂

热变形实验仪 承德实验机厂

3.工艺路线

配料 高混 熔融塑化 水冷造粒 注射样条 检测

4.性能检测

通过注射机及镜面模具,将透明粒料制备成100mm×100mm,厚1.2mm的薄片和其它规格的样条,测试其光学及力学性能。

5.结果与讨论

5.1医用透明聚丙烯专用料生产工艺对产品性能影响的因素

5.1.1基体树脂对产品性能的影响

我们分别采用小本体均聚PP、海蒙特的环管连续法生产的均聚PP、无规共聚PP作为医用透明料生产的基体树脂,在其他助剂配比、种类不变的条件下,可以看出雾度、光泽度、冲击强度和热变形温度等指标均不同,在光学性能方面,以无规共聚PP为最好,连续法均聚PP和间歇式小本体均聚PP相当,在力学性能上,无规共聚PP的抗冲击强度最好,在热变形温度上进行数字滤波,均聚PP优于无规共聚PP,具体数据见下表活动性差1:

分析原因,无规共聚由于在聚合时无规则地引入乙烯链段,使整个大分子结构不规整,致使结晶度较低,晶粒较小,无定型成分增多,这决定了其本身透明度就好,加入成核剂后,透明度进一步得到提高,所以采用无规共聚PP为基料的医用透明聚丙烯的透明性最好,但由于乙烯链段的引入所产生的乙丙橡胶相,

表1基体树脂对成核剂改性效果的影5、油盒响

雾度 光泽度 冲击强度

(J/m) 热变形温度(℃)

小本体PP 12 103 22 125

连续法PP 13 104 24 126

无规共聚PP 9.6 110 34 101

也使其在抗冲击强度性能增强的同时,热变形温度也降低了。小本体PP和连续法PP由于合成及生产工艺的不同,使均聚PP的等规度、灰份以及卤素含量、金属离子含量都不相同,等规度决定了PP透明改性的潜力,等规度高的,使用同种成核剂下,更易得到高透明度的产品。至于卤素、金属离子则都能对成核剂产生干扰,减低成核剂的使用效果。比较两种聚合工艺,产品的整体差异不大,所以在同等条件下得到的产品的性能也相当,但由于其本身结晶度高,在加入成核剂后虽降低了晶粒大小,同时结晶度却进一步被提高,这就致使透明性的降低还是有限的,所以透明性相比无规共聚PP还是大一些,然而高的结晶度使均聚医用透明PP的热变形温度很高。

5.1.2不同成核剂对产品物性的影响

在采用均聚PP做基料,其他工艺条件相同的情况下,我们考察了不同类型的成核剂(包括芳香族羧酸金属皂、有机磷酸盐类的和山梨醇苄叉衍生物)对医用透明PP性能的影响。

表2 各类成核剂对医用透明PP物性的影响

成核剂种类 雾度 光泽度 热变形温度

(℃) 冲击强度(J/m) 收缩率

% 气味

无成核剂 63 102 98 19 1.2 无

芳香族羧酸金属皂 30 108 102 20 1.1 无

有机磷酸盐类 21 115 128 24 1.0 无

山梨醇苄叉衍生物 12 127 122 22 1.1 微弱

由表2可知:将各类成核剂加入后,PP性能都不同程度的得到改善。按性质分,其中一种为不熔物包括芳香族羧酸金属皂、磷酸盐,这类成核剂在聚丙烯中仅起到异相晶核的作用,增加成核中心,使晶核生长余地变小,聚丙烯的晶体更加细小和规整,这些细小的晶体减少了晶相与非晶相界面上的折射,并且有些晶粒的直径小于可见光,这使得透明度增加,同时结晶的细化和规整,也使聚丙烯抵御外界冲击的能力增加,提高了冲击强度和热变形温度,但由于此类成核剂本生会发生浑浊和非同质效应,对改善聚丙烯透明性有限。对于山梨醇苄叉衍生物和松香型成核剂,可以溶解在熔融的聚丙烯当中,形成均相溶液,当聚合物冷却时,成核剂形成有极大表面积的纤维状络结构,这个络的表面就成为结晶成核中心,该络不仅分散均匀,且纤维直径约10nm,与聚丙烯片晶厚度相当,有利于结晶成核过程,还由于纤维直径小于可见光波长,不能散射可见光,使得山梨醇苄叉衍生物成核剂能非常有效的改进聚丙烯的透明度。这些从表2的数据对比中都可看出。

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