Polipropilen (PP) ima karakteristike dobrih mehaničkih svojstava, netoksičnosti, dobre hemijske stabilnosti, dobre otpornosti na toplotu i lake obrade i oblikovanja. Međutim, zbog utjecaja veličine PP kristala, njegova propusnost svjetlosti i sjaj ograničavaju njegovu primjenu u svakodnevnim potrepštinama i prozirnom pakiranju.
Nakon prozirne modifikacije, dobijeni prozirni PP ne samo da ima performanse tradicionalnog PP, već i čini svoju transparentnost i sjaj uporedivim sa onima od obično korištenih prozirnih smola kao što su polistirenska smola (PS), polikarbonat (PC), poliester (PET) , polivinil hlorid (PVC) itd. Stoga, kako bi se poboljšala tržišna vrijednost PP-a, potrebno ga je modificirati da bude transparentan.
Transparentan proces razvoja PP
Trenutno postoje tri glavna transparentna pravca razvoja PP koji ispunjavaju uslove za industrijsku proizvodnju i imaju komercijalnu proizvodnu vrijednost:
● Koristite katalizatore za proizvodnju prozirnog PP;
● Dodajte transparentne nukleacijske agense da modifikujete PP;
● Pomiješajte s drugim smolama da dobijete prozirni PP.
Korištenje katalizatora za proizvodnju prozirnog PP
● Proizvodnja nasumičnih kopolimera PP sa ZN katalizatorom
Proces industrijske proizvodnje slučajnog kopolimera etilen-propilena PP korištenjem ZN katalizatora je sljedeći:
(1) Potpuno pomešati propilen i etilen gas;
(2) Koristite katalizator za dobijanje kopolimernih monomera i različitih monomernih polimernih segmenata;
(3) Formirajte PP molekularne lance kroz rast lanca i prijenos lanca, i na kraju dobijete nasumični kopolimer PP.
Propustljivost svjetlosti slučajnog kopolimera PP može premašiti 94%, što je u osnovi blizu prozirnosti prozirnog polietilena.
●Sinteza visokoprozirnog PP upotrebom metalocenskih katalizatora
Učinak poboljšanja transparentnosti metalocenskih katalizatora je bolji nego kod ZN katalizatora. U sintezi prozirnog PP, oni mogu kontrolirati kristalnost, molekularnu težinu i način ugradnje komonomera. Proizvesti mješavinu izotaktičkog i izotaktičkog PP s visokom transparentnošću i visokom čvrstoćom.
Kompanije sa ovom tehnologijom uključuju: UnivatExxpol/Unipol tehnologiju koju je razvio ExxonMobil, Insite/Spheripol tehnologiju koju je razvio Dow Chemical, JPC tehnologiju koju je razvio Mitsubishi Chemical, Mitsui tehnologiju, Spheripol i Metocene tehnologiju koju je razvio Mitsui Chemicals, Borecene tehnologiju koju je razvio Borealis, Univation/ Unipol tehnologija koju je razvio Basel, Atofina tehnologija koju je razvio Total i BP tehnologija koju je razvio British Petroleum.
Dodajte prozirno sredstvo za nukleaciju da modificirate PP
Dodavanjem prozirnog nukleirajućeg agensa u PP, transparentnost proizvoda može se efikasno poboljšati. Ne samo to, već se može poboljšati i njegova krutost i brzina protoka taline.
● Mehanizam modifikacije prozirnog nukleirajućeg agensa
Proces formiranja spojeva kristalne strukture uključuje dvije faze: nukleaciju i rast kristala. Za PP, njegov proces rasta nukleacije uključuje heterogenu nukleaciju i homogenu nukleaciju. U metodi homogene nukleacije, broj jezgara je mali, veličina kristala je velika, a kristalnost je niska. U procesu heterogene nukleacije, molekularni lanac se može adsorbirati na površini "nečistoće" taline i formirati jezgre. Pod ovim uslovima, brzina kristalizacije je brza, veličina kristala je mala, a kristalnost visoka.
Transparentni modifikator se može smatrati "nečistoćom". Kao jezgro jezgra heterogene nukleacije, poboljšava efekat heterogene nukleacije u procesu kristalizacije PP, inhibira homogenu nukleaciju PP, smanjuje veličinu kristala, poboljšava kristalnost i smanjuje indeks raspršenja i loma svjetlosti na sučelju kristala. .
● Vrste i primjena transparentnih nukleacijskih agenasa
① Neorgansko transparentno sredstvo za nukleaciju
Neorgansko prozirno sredstvo za nukleaciju uglavnom su nemetalna jedinjenja kao što su talk i liskun. Karakteristike ovog prozirnog nukleirajućeg agensa su širok izvor sirovina, niska cijena, a potrebna je samo mala količina dodatka da igra ulogu u poboljšanju transparentnosti. Međutim, očigledni su i njegovi nedostaci. Kao neorganska jedinjenja, teško se raspršuju u organskim topljenjima i imaju efekat zaštite od svetlosti.
② Organsko transparentno sredstvo za nukleaciju
Među organskim prozirnim nukleacijskim agensima, spojevi sorbitola su najčešće korišteni aditivi. Prema vrsti supstituentskih funkcionalnih grupa na benzenskom prstenu u jedinjenjima sorbitola, razvoj nukleirajućih agenasa sorbitola prošao je kroz tri serije.
U prvoj seriji ne postoji funkcionalna grupa na benzenskom prstenu u jedinjenjima sorbitola, a cijena njegove pripreme je niska, ali je efekat nukleacije slab, a aldehidna jedinjenja će se oslobađati tokom upotrebe;
U drugoj seriji, hlor, metil i druge funkcionalne grupe se koriste za zamjenu atoma vodika na para poziciji benzenskog prstena u jedinjenjima sorbitola. Ova serija jedinjenja sorbitola povećava efikasnost nukleacije i transparentnost proizvoda, ali još uvijek ne može riješiti problem oslobađanja aldehidnog jedinjenja;
Treća serija, koju je prvi razvio Milliken, efikasno rešava problem oslobađanja aldehidnih jedinjenja.
Dodavanjem 0.3% nukleirajućeg agensa sorbitola proizvedenog od strane Milliken Chemical Company PP-u prema masenom udjelu, maglina PP-a se može smanjiti na manje od 15%. Trenutno, akademska zajednica ima razna objašnjenja za mehanizam nukleacije DBS-a, ali nije formiran jedinstven stav.
Pored agenasa za nukleaciju sorbitola, istraživači su razvili i niz organskih prozirnih nukleacijskih agenasa kao što su aromatski fosfatni prozirni nukleacijski agensi, prozirni nukleacijski agensi metalne soli karboksilne kiseline, dehidropolarna kiselina i njeni prozirni nukleacijski agensi, razgranati amin prozirni nukleacijski agensi, i polimerne transparentne nukleacijske agense.
● Metoda dodavanja transparentnog nukleacionog agensa
Postoje dva načina da se dodaju prozirni nukleacijski agensi kada se proizvodi transparentni PP. Jedan je korištenje mehaničkog miješanja za ravnomjerno raspršivanje prozirnog nukleirajućeg agensa u posudi koja sadrži reakcione sirovine kako bi se osigurala ujednačenost performansi PP proizvoda. Ova metoda je ograničena intenzitetom miješanja i ometaće aktivnost polimerizacije, tako da se ne koristi često. Drugi je dodavanje nukleirajućeg agensa izvan reaktora tokom procesa PP granulacije, što je pogodno za industrijsku primjenu.
Mešanje sa drugim smolama za proizvodnju prozirnog PP
Metoda povećanja propustljivosti miješanjem je korištenje jednog ili više polimera s indeksom loma bliskim indeksu PP i veličinom čestica dispergirane faze manjom od valne dužine vidljive svjetlosti za miješanje s PP i smanjenje veličine kristala PP-a efekat heterogene nukleacije, čime se povećava propusnost proizvoda.
Istraživanja su pokazala da su polietilen niske gustoće i kopolimer etilen-propilen-dien pogodna sredstva za miješanje. Dodavanje 10% agensa za miješanje može smanjiti veličinu kristala PP, povećati kristalnost i povećati propusnost proizvoda. Osim toga, učinak proizvoda može se poboljšati djelovanjem agensa za miješanje. Međutim, metoda korištenja agensa za miješanje za povećanje propustljivosti ima očigledna ograničenja. Budući da se još jedan ili više polimera koristi kao sredstvo za miješanje, oni moraju imati sličan indeks prelamanja i međufaznu kompatibilnost sa PP, što otežava razvoj.
Područja primjene transparentnog PP
Uzvodni lanac industrije prozirnog polipropilena uglavnom uključuje polipropilen, prozirno sredstvo za nukleaciju, metalocenski katalizator, itd., a nizvodno se uglavnom koristi u medicinskim uređajima, prozirnoj ambalaži i predmetima za domaćinstvo kao što su posuđe za mikrovalnu pećnicu, kutije za ručak i prozirne čaše za piće . U sljedećoj tabeli navedena su područja primjene transparentnih PP proizvoda pod različitim tehnologijama obrade.
Tehnologija obrade i primjena prozirne polipropilenske smole
| Processing Technology | Proizvodi za primjenu |
| Šuplje oblikovanje | Boce sa začinima, flaše za deterdžent, boce za vodu, boce za hranu i piće |
| Injection Molding | Delovi za domaćinstvo, zglobne kutije za skladištenje, poklopci za skladištenje, medicinska oprema, elektronika, video kutije, zaštitna ambalaža, poklopci, delovi opreme |
| Ekstruzija listova | Kutije za video trake, kutije za montažu i ručak, podne obloge, sredstva za higijenu, kancelarijski i kancelarijski materijal |
| Puhanje | Boce za vodu, flaše za lijekove, suha hrana, tegle za začine, flaše za deterdžent, flašice za bebe, kućni pribor, tečni sapun, kutije za deterdžent |
| Termoformiranje | Materijali za pakovanje od pjene, medicinske ladice, jednokratne posude za delikatese, brza hrana u mikrovalnoj pećnici, čaše za piće, jednokratne boce za sok, kutije za mliječne proizvode, posude za kekse |
| Cast Film | Korica foto albuma, sredstva za higijenu, papir za umotavanje slatkiša, medicinski film |
| Tanki zid brizganjem | Pakovanje u kutijama za mlečne proizvode, posude za delikatesnu hranu, čaše za piće za jednokratnu upotrebu, kontejneri za skladištenje |
Trenutno su prozirni PP proizvodi napravljeni puhanjem, brizganjem, termoformiranjem i drugim tehnologijama obrade zauzeli određeni tržišni udio i imaju tendenciju zamjene drugih konkurentskih materijala. Na primjer, trenutno boce piva i pića na tržištu uglavnom koriste polietilen tereftalat (PET), a visoko prozirni PP koji proizvodi AMCO kroz proces "injekcionog rastezljivog puhanja" ima potencijal da zamijeni PET.
Proizvođač i marka
Trenutno, najveći svjetski proizvođači transparentnog polipropilena uključuju ExxonMobil Chemical Company, njemački Montell, BP Amoco, južnokorejski SK Group, američki Huntsman Group, japanski Mitsui, Dow Chemical Company, BASF SE, Borealis Ltd., južnokorejski Samsung Group , holandska kompanija Basel, japanska JPP i južnokorejski Daelim.
Fotografija snimljena na štandu SK Chemicals
Iz domaće perspektive, trenutno postoji vrlo malo poliolefinskih kompanija koje koriste hemijsku tehnologiju uglja koje proizvode prozirni polipropilen, a proizvodnju prozirnih materijala u osnovi obavlja nekoliko zajedničkih ulaganja.
Poređenje transparentnog materijala i materijala za crtanje Izvor: Sinochem
Dongming Petrochemical HC8016 se koristi u bočicama za hranjenje dojenčadi. Izvor slike: Dongming Petrochemical
