高光澤透明聚丙烯的研究進(jìn)展

余波

摘?要：聚丙烯作為一種多功能的，具有輕質(zhì)感的可塑性材料，以其低廉的價(jià)格和良好的性能被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，受到各領(lǐng)域?qū)I(yè)人士的廣泛關(guān)注。尤其是對于改性后的聚丙烯材料，具有高光澤、透明的特點(diǎn)而得到了越來越多研究者的重視。本文通過梳理國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，介紹了提升高光澤透明聚丙烯材料的幾種方法，以及增光增透的機(jī)理，綜述了高光澤透明聚丙烯材料的研究現(xiàn)狀以及進(jìn)展，對未來的進(jìn)一步深化研究提供了理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高光澤;透明;聚丙烯;研究進(jìn)展

我們常說的世界五大通用的合成樹脂中，其中一種便是聚丙烯，并且聚丙烯是其中發(fā)展速度最快，應(yīng)用最廣的一種合成樹脂，與其他共通塑性塑料相比較而言，聚丙烯具有無毒無味、輕質(zhì)、耐熱、穩(wěn)定、絕緣性好以及優(yōu)異的力學(xué)性能的特點(diǎn)，并且價(jià)格低廉，材料來源廣泛易獲取的特性而受到相關(guān)領(lǐng)域的喜愛，被廣泛應(yīng)用于汽車運(yùn)輸、家具制作、機(jī)械制造、包裝、化工、電力等多個行業(yè)領(lǐng)域。[1]但是作為一種部分結(jié)晶性的聚合物，聚丙烯的結(jié)晶速率緩慢，結(jié)晶效果不高，在整個過程中容易形成大尺寸的晶球，從而降低材料的穩(wěn)定性，和透光性，使得成型聚丙烯材料的透明度較差，外觀上缺少美感，也在一定程度上限制了聚丙烯材料在一些領(lǐng)域，如包裝、家具制作、家用品等行業(yè)中的進(jìn)一步深入發(fā)展和推廣應(yīng)用。[2]為了改善并改進(jìn)聚丙烯存在的這種缺點(diǎn)，國內(nèi)外專家學(xué)者針對聚丙烯的改性，尤其是針對提高其高光澤透明性能投入了大量人力物力和財(cái)力研究，取得了較好的成果。經(jīng)過增透改性后的聚丙烯材料，不僅保持了其原有的良好性能，并且具備了優(yōu)良的透光性和光澤度，這樣一種耐高溫且美觀的材料在市場上的應(yīng)用更加廣泛。

本文將對聚丙烯材料增光增透改性的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述，介紹增加聚丙烯材料高光澤和透明度主要的幾種途徑以及其內(nèi)在增光增透的機(jī)理，以期對改性材料的進(jìn)一步深化研究提供一定的理論指導(dǎo)。

一、高光澤透明聚丙烯材料的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

（一）國內(nèi)研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

對聚丙烯材料的光澤透明改性研究來說，國內(nèi)的起步較晚，但是進(jìn)度卻非?？焖佟８鶕?jù)一組數(shù)據(jù)顯示，在2000年，國內(nèi)對于改性后的高光澤透明聚丙烯的需求就達(dá)到了十萬噸，經(jīng)過十年的發(fā)展，對這種材料的需求已增長至45萬噸。日益增長的需求此類行業(yè)的不斷發(fā)展激發(fā)了國內(nèi)的研究熱情，據(jù)了解，早在1993年，燕山石化已先后研發(fā)出了不同牌號的光澤透明感聚丙烯材料產(chǎn)品，其中的一部分牌號產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的醫(yī)用輸液裝置以及視頻領(lǐng)域的包裝;1997年，上海的石化公司成功研發(fā)出了性能更好的無硅共聚聚丙烯材料（PPR），這種產(chǎn)品相較于傳統(tǒng)的均聚性透明聚丙烯來說，其透明度、表面的光澤感以及力學(xué)剛韌性更加優(yōu)良，可以說在一定程度上替代了進(jìn)口產(chǎn)品，成為國產(chǎn)主流;2000年揚(yáng)子石化公司利用N-Z催化劑生產(chǎn)研發(fā)出了高透明聚丙烯材料，其剛度、透明度和耐熱性均已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求;2012年，齊魯石化在Milliken公司的最先進(jìn)成核劑的基礎(chǔ)下，研發(fā)出了新型的聚丙烯產(chǎn)品，在外觀、透明度、力學(xué)性能、穩(wěn)定性等方面均得到了很大程度的提升;2014年，獨(dú)子山石化生產(chǎn)研發(fā)出的新型聚丙烯產(chǎn)品得到了國家食品藥品安全監(jiān)督管理局的認(rèn)可，通過了性能的嚴(yán)格監(jiān)測，并且在2016年生產(chǎn)出了可用于食品包裝等的高檔膜料，在很大程度上減少了國內(nèi)對此產(chǎn)品的進(jìn)口依賴。

（二）國外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

國外針對聚丙烯材料的改性研究開始的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于國內(nèi)，國外最早出現(xiàn)的能夠改進(jìn)聚丙烯材料透光性和表面光澤感的商業(yè)化成核劑是山梨醇類，山梨醇類的成核劑可以極大地提高聚丙烯的成核度，同時(shí)在一定程度上可以降低晶核的尺寸，提高透明度。但是初期的這種成核劑穩(wěn)定性較差，且會使得最終的產(chǎn)品帶有異味。Solvay公司研發(fā)出的EILexP K176號透明聚丙烯材料是一種無規(guī)共聚物，其光澤感較好，并且具備良好的穩(wěn)定性和耐應(yīng)力;BP Amoco公司在與美國美利肯公司的合作下，通過使用Milad 3988型透明成核劑開發(fā)出了一系列的透明樹脂;Huntsman公司制備出了高光澤透明聚丙烯材料具有較高的耐高溫性，能夠承受住高溫的滅菌處理被廣泛應(yīng)用。

二、聚丙烯增光增透的主要途徑

（一）PP聚丙烯材料增光增透的改性機(jī)理

作為典型的部分結(jié)晶性聚合物來說，其結(jié)晶的過程分為成核和晶粒生長兩個階段。與透明度有關(guān)的是晶球的尺寸和結(jié)晶度，這些都會影響到最終材料的透明度，因?yàn)椴煌Y(jié)晶度的材料產(chǎn)生的光散程度不同，生成晶球的尺寸大小也會對光的折射造成干擾。因此，為了提高聚丙烯的光澤感和透明度可以通過控制晶球尺寸、降低結(jié)晶度來實(shí)現(xiàn)。

（二）聚丙烯增光增透的主要途徑

影響聚丙烯這類高分子光澤感和透明度的因素有很多，乳相對分子質(zhì)量的大小或分布等，但目前來看，增光增透的改性主要集中于控制結(jié)晶度和晶球尺寸上，主要包括添加成核劑、直接合成、共混增透等方法。

1.增添成核劑法

向聚丙烯中添加透明成核劑是提高產(chǎn)品透明度和光澤感的一種常用的方法。不同的成核劑有不同的作用機(jī)理。對于增透增光的成核劑來說，主要可以分為熔融型的成核劑和分散型的成核劑兩大種類。前者常見的有山梨醇類，后者常見的是有機(jī)磷酸鹽，這兩種成核劑的增透效果較好，山梨醇類的成核劑在提高透明度的基礎(chǔ)上還可以提高產(chǎn)品的力學(xué)性能和耐熱度，而有機(jī)磷酸鹽類的成核劑成本較高，效果較差，但耐熱性高。

2.直接合成高光澤透明聚丙烯法

我們知道高分子的聚合物，其分子鏈結(jié)構(gòu)越規(guī)整，則越容易結(jié)晶。聚丙烯的分子鏈中含有乙烯單體，而乙烯的存在會破壞分子鏈的規(guī)則整齊性，且隨著含量的增多，結(jié)晶能力會下降，形成的晶球度效果差。因此可以加入成核劑予以輔助，減少光的折射和反射，提高成品的透明度。

3.共混增透法

與添加成核劑的方法相似，共混物能夠降低晶球的尺寸大小，改善透光性。但是共混增透的方法有一定的局限性，他需要要求參與共混的基體材料具有優(yōu)良的相容性，并且折光率是相近的，這就在很大程度上限制了這種方法的發(fā)展。

三、結(jié)論

隨著國民經(jīng)濟(jì)的提高，市場對聚丙烯材料的需求量增大，要求也越來越高，尤其是對其外觀的美觀性，光澤感和透明度成了當(dāng)下人們的追求。本文系統(tǒng)梳理了國內(nèi)外的高光澤聚丙烯研究進(jìn)展，并且對該種材料增光增透的機(jī)理和主要的幾種方法進(jìn)行了闡述。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉欣，謝昕，陳振斌，李艷芹，張立基.透明聚丙烯研究進(jìn)展[J].工程塑料應(yīng)用，2017（12）：130-134.

[2]董莉，李麗，王帆，張定軍，楊世元.高光澤透明聚丙烯的研究進(jìn)展[J].合成樹脂及塑料，2018（03）：90-95.