低黄色指数透明聚丙烯热成型专用树脂PPH-T03T的开发

低黄色指数透明聚丙烯热成型专用树脂PPH-T03T的开发王辉;马国玉;曹建秋
【摘要】对均聚聚丙烯(PPH)热成型产品PPH-M3及同类产品的微观结构和力学性能进行表征,分析了PPH-M3雾度大和发黄的原因,提出通过PPH-M3配方中添加高效透明成核剂的方法,成功开发了低黄色指数高透明聚丙烯热成型专用树脂PPH-T03T.添加质量分数为0.03％的成核剂A生产的PPH-T03T,弯曲模量由1 680 MPa增加到1 890 MPa;雾度由45.7％降到24.6％;黄色指数由1.7降到0.2.【期刊名称】《合成树脂及塑料》
【年(卷),期】2016(033)001
【总页数】4页(P21-24)
【关键词】均聚聚丙烯;黄色指数;雾度;成核剂;弯曲模量;球晶
【作者】王辉;马国玉;曹建秋
【作者单位】中国石油化工股份有限公司天津分公司研究院,天津市300271;中国石油化工股份有限公司天津分公司研究院,天津市300271;中国石油化工股份有限公司天津分公司研究院,天津市300271
【正文语种】中文
【中图分类】TQ325.1+4
热成型用聚丙烯（PP）具有透明性好、光泽度高、耐热温度高的特点，越来越广泛应用于微波用具、热成型器皿、包装材料、医疗用品等领域，在热成型食品、药品领域占有一定市场，并以较快的速度发展。

与注塑成型相比，热成型制品可以制
得更薄，具有成本优势。

近年来，随着热成型技术的发展，热成型工艺在家用冰箱内衬、汽车部件、建筑产品和小艇的外壳、化工容器等大型制品上的应用也日益增多。

国内外各大聚烯烃公司均积极开展PP热成型专用树脂的研发，而国内相关的产品研发较少［1］。

中国石油化工股份有限公司天津分公司（简称天津石化公司）开发的均聚聚丙烯（PPH）热成型专用树脂PPH-M3，具有加工性能好，耐熔垂性能优，特别适用
于PP热成型加工方式的特点。

在下游客户使用过程中，反映PPH-M3制品刚性好，易加工，耐熔垂性能佳；但是存在透明度较差，制品发黄等问题。

本工作通过对PPH-M3微观结构和力学性能的表征，分析其透明度较差和制品发黄的原因，
通过在PPH-M3配方中添加高效透明成核剂的方法，成功开发出一种低黄色指数
高透明PP热成型专用树脂PPH-T03T，解决了PPH-M3原有的透明度较差和制
品发黄的问题。

1.1 主要原料
PPH-M3，PPH-T03T，均为天津石化公司生产。

对比料1，进口产品。

对比料2，国内同类产品。

PP成核剂A，PP成核剂B，均为市售。

1.2 主要仪器与设备
TSE-35型双螺杆挤出机，南京瑞亚高聚物装备有限公司生产。

SRH-50型高速混
合机，江苏白熊机械有限公司生产。

CMT4503型微机控制电子万能实验机，ZWK维卡软化温度测试仪，均为深圳市新三思材料检测有限公司生产。

XJU-22
型简支梁冲击强度测试仪，上海科学用品采购供应站提供。

WSDJ-50型干燥机，广州文穗塑料机械有限公司生产。

JX-760型注塑机，宁波市金星塑料机械有限公
司生产。

WGW型光电雾度仪，上海光学仪器一厂生产。

Axio Imager A1m型显微镜，德国zeiss公司生产，TPPHMS600型热台，英国Linkam公司生产。

ColorFlex型色差仪，美国HunterLab公司生产。

1.3 测试方法
拉伸性能按GB/T 16421—1996测试，拉伸速率100 mm/min。

弯曲性能按
GB/T 9341—2000测试，速率5 mm/min。

简支梁缺口冲击强度按GB/T 1043—1993测试。

负荷变形温度按ASTM D 1525—2009测试，负荷10 N，
升温速率50 ℃/h，起始温度20 ℃。

偏光显微镜观察：控制温度变化速率为
10 ℃/min。

雾度按GB/T 24l0—2008测试。

黄色指数按GB/T 2409—1980测试，温度为230 ℃，湿度为38%。

1.4 实验过程
将成核剂及其他助剂按一定比例加入到PPH-M3中，经高速混合机混合5 min，
通过双螺杆挤出机挤出造粒制得PPH-T03T。

在注塑机中制成样条测试。

研究不同成核剂对PPH-T03T力学性能、雾度及黄色指数的影响。

2.1 PPH-M3与同类产品力学性能对比
从表1看出： PPH-M3的弯曲模量比对比料1明显偏低，与对比料2性能相当；雾度和黄色指数优于对比料2，低于对比料1；常低温冲击强度相差不大。

黄色指数是反映制品表面发黄情况的一个指标，在透明制品上数值越高，则表面颜色越黄，影响制品的通透感；反之，则制品通透感越好。

2.2 PPH-M3与同类产品光学性能对比
PP为半结晶性聚合物，结晶度越高，球晶越小，材料的刚性就越高，雾度则越低。

提高PP结晶度，降低球晶尺寸的传统方法是在PP中加入成核剂。

PP结晶时球晶一直生长直至遇到另一晶体为止，这样球晶的尺寸就取决于成核中心的密度及数量。

加入的成核剂作为异相核心先于PP熔体结晶，形成分散均匀且直径仅有1 μm的纤维状网络，该网络的表面即为结晶成核中心，因而提高了成核密度，使生成的球晶极度均一细化，结晶微细化、均质化能提高PP的刚性，降低其雾度［2］。

从图1可以看出：对比料1球晶数量较多，晶粒较小。

而对比料2和PPH-M3球
晶数量较少，晶粒较大。

所以对比料2和PPH-M3的雾度和弯曲模量低于对比料1。

由此可知，对比料1添加了成核剂，对黄色指数也有影响。

2.3 成核剂对PPH-M3力学及光学性能的影响
从表2和表3可以看出：成核剂A和B均提高了PPH-M3的刚性，降低了雾度和黄色指数。

两种成核剂随添加量的增多，弯曲模量提高，雾度和黄色指数明显降低；但在同等添加量的情况下，成核剂A对PPH-M3的增刚效果以及雾度和黄色指数的降低都明显优于成核剂B。

所以成核剂A是PPH-M3较为适宜的成核剂。

从表
2还看出：当成核剂A的质量分数大于0.03%时，弯曲模量的增加较少，黄色指
数降低的幅度较小。

综合力学性能和成本分析结果，成核剂A质量分数在0.03%
较为适宜。

2.4 PPH-T03T与同类产品力学性能对比分析
在天津石化公司PP装置上工业化生产了PPH-T03T。

PPH-T03T的力学性能见表4。

与表1对比分析可以看出：PPH-T03T的刚性与对比料1相当，雾度和黄色指数明显低于对比料。

PPHT03T的弯曲模量由PPH-M3的1 680 MPa增加到1 890 MPa；PPH-T03T的雾度由PPH-M3的45.7%降低到24.6%； PPH-T03T
的黄色指数由PPH-M3的1.7降低到0.2。

PPH-T03T的综合性能已经超过了对
比料1。

下游客户的使用表明，PPH-T03T的加工性能与PPH-M3相当，制品的刚性、雾
度和黄色指数明显优于PPH-M3，同时也超过了部分进口料的水平。

PPH-T03T
的加工性能和力学性能得到了客户的认可与肯定。

2.5 PPH-T03T偏光显微镜观察
从图2看出：PPH-T03T的球晶尺寸变得较小而且数目较多。

与图1对比分析看出：在未加成核剂之前，PPH-M3球晶尺寸较大而且数目较少，添加成核剂A后，与对比料1已在同一个水平上。

这说明成核剂A对PPH-M3有较好的成核作用。

a）随成核剂A添加量的增加，PPH-M3的弯曲模量增大。

PPH-M3的雾度明显下降，黄色指数也有明显减小。

综合力学性能和成本分析结果，成核剂A的质量分数为0.03%较为适宜，综合性能最佳。

b）添加成核剂B可以提高PPH-M3的弯曲模量。

但成核剂B降低黄色指数和雾度的效果不如同等添加量的成核剂A。

c）添加质量分数为0.03%的成核剂A 生产的PPH-T03T，弯曲模量由PPH-M3的1 680 MPa增到1 890 MPa；雾度由45.7%降到24.6%；黄色指数由1.7降到0.2。

PPH-T03T的综合性能已经超过了对比料1，得到了下游客户的认可。

【相关文献】
［1］洪定一. 聚丙烯——原理、工艺与技术［M］.北京：中国石化出版社，2002：126. ［2］徐焕，王良诗，张丽英.聚丙烯热成型的研究与开发进展［J］.塑料, 2011, 40（6）：111-117.。