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三 電飯煲專用聚丙烯改性材料的開發(fā)用于電飯煲上塑料制件的聚丙烯改性材料主要分為高光澤類和耐熱類，電飯煲外殼要求具有較高的光澤度，而中環(huán)和底座則要求材料較高的耐熱性，這一系列材料的開發(fā)主要以物理改性為主。主要原材料包括均聚PP、各種無機填料和助劑，電飯煲專用聚丙烯改性材料的開發(fā)圍繞著采用適當的工藝和配方進行共混而展開。關鍵技術從如下幾個方面闡述。1 PP的選擇國內大型石化企業(yè)生產的PP品種很多，可以根據對材料加工流動的要求選擇注塑級、熔融指數范圍在6—25的PP，但是由于合成工藝的不同，不同廠家的PP性能差異較大。總體來說，可以從環(huán)管反應器為代表生產的聚丙烯粒料、釜式小本體法生產的聚丙烯粉料和聚丙烯回收料三個方面選擇PP作為基體材料。聚丙烯粒料的分子量穩(wěn)定、綜合物理性能和力學性能較好且不同批次的產品性能比較穩(wěn)定，由于在造粒階段已經加入了必要的抗氧劑，因此耐候性能較好，但是價格相對高，而且與粉體無機材料共混，預混工藝難處理。而聚丙烯粉料的分子量分布寬、灰份高和鹵素含量大，各批次間性能不夠穩(wěn)定，物理性能、力學性能和耐候性能較差，不能直接使用，必須加入適當的助劑進行改性，但是市場價格便宜，與同是粉料的無機填充料容易預混均勻。而盡管回收料非常廉價，但由于難以確保衛(wèi)生和物性的穩(wěn)定，一般不使用。2無機材料的選擇電飯煲專用聚丙烯改性材料中需要用到大量的無機填料?？梢杂糜赑P填充或增強的無機材料很多，包括滑石粉、碳酸鈣、高嶺土、硫酸鋇、云母、硅灰石、二氧化硅、玻璃纖維、各種工業(yè)廢渣等，不同材料的填充或增強效果不同。無論選擇何種填料，對PP改性材料最終性能有影響的無機粉料的特性有如下幾個方面。n粉料的幾何形狀----厚徑比（片狀）、長徑比（纖維狀），片狀和纖維狀無機填料具有增強作用，如滑石粉、硅灰石；而圓粒狀無機粉體僅有填充作用，如硫酸鋇。n粒徑----無機粉料具有較強的極性，相當易于團聚，因此無機粉料的原生粒徑與它在 PP中分散的粒徑不是一個概念，首先選用的無機粉體要有足夠大的目數，通過助劑和混合工藝使粉體在PP中保持盡量細小的分散團聚體，分散粒徑越小，改性材料的綜合性能越好。最好達到納米級分散。一般1—10微米的分散粒徑，就能使材料獲得良好的使用性能。n表面性質----無機材料是強極性的，而PP是非極性的，兩者不相容。需要適當的助劑來降低粉粒的表面自由能進行活化處理，防止粉體團聚，增強與PP基體的親和力。有些廠家出售的粉體已經進行了活化處理，但不一定符合用戶的要求。因此一般無機粉料在使用前均要自主進行表面處理。n物理性質----包括粉料的密度、硬度、光學特性、熱性能、電性能、磁性能都將對PP改性材料的使用性能產生影響。如密度影響填充量、硬度影響耐磨性、光學特性影響色澤，熱、電、磁性能影響PP改性料的導熱、導電和防磁輻射等。此外無機粉體的物理性質對PP改性材料的耐熱性和加工流動性能將產生重要影響?；?、碳酸鈣均能較大幅度地提高PP的熱變形溫度，但碳酸鈣卻使PP的加工流動變差。研究表明，用熔融指數為11的均聚PP，分別以15%滑石粉和碳酸鈣填充，滑石粉+PP體系的熔融指數略大于11，而碳酸鈣+PP體系的熔融指數降低到8左右。n熱化學特性----無機粉體在PP改性材料使用過程中的化學穩(wěn)定性也將產生一些特殊功能，如Mg(OH)2、Al(OH)3等燃燒失去水而起到阻燃的作用。在高光澤聚丙烯材料開發(fā)過程中，制品光澤度是一個非常重要的控制指標。研究表明各種填料對PP的光澤度影響規(guī)律如下。n填料的種類----除玻璃微珠外，幾乎所有的填料都會所PP改性料生產制品的光澤度下降，只不過程度不同而已，同等填充量的情況下填料對制品光澤度影響大小的一般次序如下：硫酸鋇<碳酸鈣<玻璃纖維<滑石粉<硅灰石<云母n填料的顆粒形狀----填料顆粒的微觀形狀對填充制品光澤度也有不同的影響規(guī)律。一般次序為：球形<粒形<針形<片形，球形如硫酸鋇對制品光澤度影響最小，而針形或片形使制品光澤度大幅度下降。n填料的粒度及分布----填料的粒徑越小對填充制品光澤度的影響越小，粒徑分布越小則對光澤度也越小，這是由于制品表面大的顆粒容易對光線產生漫反射。n    填料的填充量----顯然填充量越大，光澤度越低。n填料的表面處理----表面處理改善了填料與PP的相容性，也使填料易于分散，一般處理過的填料比未處理過的填料填充PP制品的光澤度高10—40%n助劑的影響---一般潤滑劑都有利于提高制品的光澤度，而無機阻燃劑如三氧化二銻則使光澤度下降。在盡量減少PP改性材料中各種組分對制品表面光澤度的影響的同時，在電飯煲專用PP改性過程中可以加入一些提高PP制品光澤度的助劑，如成核劑、外潤滑劑、表面活性劑、熒光劑等，這些助劑能顯著提高填充PP的表面光澤度。無機材料的選擇非常關鍵，針對不同的要求選擇適當的無機材料，要考慮多方面的因素。例如是填充還是增強，是提高耐熱性還是阻燃性，是考慮光學性能還是導電性能等等，需要多方面地研究各種無機材料對PP改性材料制品的表面光澤、力學性能、耐熱性能、流變性能的影響。 3助劑的選擇為了確保PP改性材料的綜合性能，并突出其某一方面的使用性能，改性過程中需要添加各種助劑n功能助劑----針對性地改善材料的耐侯性、耐熱性、耐寒性、表面光澤等某一方面的特性的助劑，如抗氧劑、光澤劑等。n加工助劑----提高材料的可加工性能的助劑，如潤滑劑；有利于改善混合效果，促進粉料分散和無機粉體與基體PP之間界面結合的助劑如偶聯(lián)劑、助偶聯(lián)劑、分散劑等。n    強化劑----能綜合提高材料性能的助劑，如成核劑。各種助劑的作用并不是單一的，而要使材料獲得某一方面的特性需要復配多種助劑。詳細研究每一種助劑對產品性能的作用規(guī)律，才可以根據用戶需要調整產品相關性能。4聚丙烯的成核技術PP改性最重要的方法之一是成核改性，在電飯煲專用系列改性材料中添加成核劑是提高PP改性材料綜合性能的重要措施。聚丙烯結晶主要有均相和異相二種成核方式。均相成核是在無外來物質存在下，聚丙烯熔體在冷卻過程中主要依靠高聚物的熱漲落，高分子鏈段的有序排列而提供成核點，在較高的溫度下，容易被分子熱運動所破壞，只有在較低的溫度下形成。異相成核是添加外來成核劑提供成核點，成核劑降低PP成核的自由能，很少的加入量就可以使PP在較高的溫度下，以較快的速度成核結晶。成核劑的作用體現在如下幾個方面。n    充當聚丙烯結晶的晶核。n縮短結晶誘導時間，減小過冷度，提高結晶溫度、速率和結晶取向程度，縮短加工成型周期。n提供更多成核點，細化球晶，降低球晶尺寸，起到自增強的作用。當球晶尺寸小于可見光的波長時，便可得到透明的聚合物。 n    根據成核劑的不同，改變PP的晶型。n    降低熔體粘度，改善加工性能。n提高PP的結晶度，提高材料多方面的使用性能，例如提高拉伸強度和模量、彎曲強度和模量、沖擊強度、熱變形溫度、硬度、表面光澤等。成核劑的功效十分顯著，近年來開發(fā)的PP成核劑種類很多，在電飯煲專用PP改性材料開發(fā)中可以從以下幾個方面選擇。一是無機類成核劑，實際上電飯煲專用聚丙烯改性材料開發(fā)中選用的無機粉體如滑石粉、高嶺土等都有一定的成核作用，無機物價格低廉，但成核作用較低而且只有粒度很?。?lt;5μ）時才能起成核作用。另一類是有機成核劑，包括增透型如山梨醇類、增強型如有機磷酸鹽類、特殊型如b晶成核劑，有機成核劑的成核效果明顯，但是價格昂貴。有機成核劑的種類非常多，同類產品的質量差別很大，成核劑極大地改變了基體材料的亞微觀聚集態(tài)結構，對產品性能的影響非常大，選擇成核劑的種類、用量和加工工藝使用要經過大量試驗。