茂金属聚乙烯的性能及加工

茂金属聚乙烯的性能及加工

塑料2007-04-18 22:18:10 阅读106 评论0 字号：大中小

茂金属聚乙烯的性能及加工

作者：周祥兴

茂金属聚乙烯是二十世纪90年代工业化生产的一种新颖热产性塑料，由于它是使用茂金属(MAO)为聚合催化剂生产出来的聚乙烯，因此，在性能上与传统的Ziegler－Natta催化剂聚合而成的PE有显著的不同，所谓茂金属催化剂是甲基铝氧化物催化剂的缩写MAO，其化学成分为：

茂金属催化剂的特点是活性中心单一，活性相同，可以制备分子量分布很窄和高度立体规整的聚合物，对聚合物分子量、分子量分布、立体规整结构、共聚单体含量及分布，都可以实现精密的控制，从而生产出性能优异的聚烯烃树脂，这是传统的Ziegler－Natta催化剂所做不到的。

mPE的发展有赖于茂金属催化剂的改进和大规模工业化生产，1951年就有人合成了过渡金属环戊二烯基络合物和甲基铝氧烷或离子活化剂组成的茂金属催化剂，这是有机金属的配位化合物，其中的过渡金属是锆、铪、钒、钛、钻、铁等，但是，由于1951年合成的茂金属催化剂催化活性低，聚合反应的一次转化率很低，且催化剂的制备很复杂，价格非常贵，实际上没有实用的价值，直到八十年代初期，德国汉堡大学Kaminsky教授合成了以双环戊二烯二氯化钴和铝氧烷(MAO)组成的茂金属催化剂后，由于其聚合反应论活性极高，才引起人们极大的兴趣，并进入工业化生产mPE树脂的实践。1991年美国EXXON 公司首先工业化生产mPE，接着DOW化学公司、Hoechst公司、Fina、BASF等公司都实现了茂金属催化剂工业聚合聚烯烃的生产。表1是世界工业化生产茂金属聚烯烃的公司及产品。

mPE有以下特性：(一)mPE有比平常的Zieglor－Natta催化剂生产的PE高度的分子结构规整性，因而有更高的结晶度，强度高、韧性好、刚性好；(二)mPE比普通PE的透明性好，结晶度虽高，透明性也好，而且树脂清洁度高；(三)mPE的分子量分布相当地窄，/MN为2，而一般的聚乙烯的/MN为3～5，甚至更高；(四)mPE的树脂嗅味比普通PE低，起始热封温度比普通PE低，而热封强度高，随mPE 中辛烯－1或乙烯－1含量的提高，密度降低，当辛烯－1含量在10～20％时，mPE密度在0.865～0.915g/cm3；(五)mPE树脂的耐应力开裂性优，可超过1000h，常常用作其它聚烯烃的耐应力改性剂使用，例如：在高分子量高密度聚乙烯炮气管道中，常用mPE来提高HDPE的耐应力开裂性；(六)mPE中的长支链聚合物，熔体温度较好，加工性可以，但是短支链化的mPE由于熔体粘度大，而熔体强度低，因而吹膜比较困难，容易发生膜泡破裂或产生鲨鱼皮纹，因而在吹膜mPE时，口模间隙应在1.5～2.8mm宽，比普通PE吹膜时稍宽，吹胀比应小一点，一般在15左右较佳，虽然mPE同LLDPE一样，可以用提高剪切速率的方法来降低高度的熔体粘度，但是，过大的吹膜速度会引起熔体破裂，同样，过高的熔体温度也是不合宜的，mPE同LLDPE不同的是，mPE的熔体粘度同温度和剪切速率都很敏感，而LLDPE熔体粘度仅对剪切速率敏感，对温度的敏感性很小。mPE的熔点随品片的不同在94～121℃之间，加工时的熔体最大温度在210℃，使用加工LDPE或加工LLDPE的设备均能顺利地加工mPE。为了更好地加工mPE，可以在mPE中适当添加氟弹性体、油酸酰胺、滑石粉或硅藻土等添加剂，添加量仅0.3～0.5％，

就可显著提高mPE的成型性。

表2是DOW化学公司生产的mPE牌号和性能。

上表中，PL1880、PL1840、FM1570是吹膜级mPE，FW1650、PL1845、HF1030为流涎薄膜级mPE，PP1140是流涎和吹膜二用牌号。Affinity PT1450是单层或共挤复合用牌号。Affinity 1450具有强度好韧性大加工性好的优点，但缩颈大，挤出流涎复合或挤出流涎膜生产时，推荐使用低挤出负荷，288～310℃的挤复温度，可减小缩颈，提高复合时的热粘结强度。Affinity PT1450有良好的低温热封性，

其热封强度大于LDPE、LLDPE和EVA，其热封起始温度比LDPE低13℃，比LLDPE低26℃，比EVA 低5℃，是复合膜优良的内封层材料，非常运用于高速灌装包装机的应用。

日本三井石化公司生产的mPE牌号为EVolue SP2520有优良的加工性、高度的冲击强度、良好的刚性和优良的热封性，并且克服了mPE熔体强度低的缺点，即使在较高的挤出速度下也不会发生熔体破裂的现象。当热封温度在120℃时，热封强度可高达900gf／15mm宽以上，而125℃下热封的LLDPE，热封强度仅800gf/15mm宽，其冲击强度和刚性均优于LLDPE，透明度优LDPE。表3是日本宇部兴产(株)

生产的mPE的牌号和性能。

mPE由于性能优越，已经在我国的软包装上得到了应用，根据使用者反映由于mPE代替，LLDPE50gfLLDPE50％的共混膜，漏泄率有降低，包装热封可靠性有所提高，目前价格是12万元／吨左右，价格比LLDPE高些，为此，不少厂家在mPE的使用时，仍采用mPE＋LDPE的共混料，以降低成本并提高性能，随着mPE价格的降低，一定会更大规模地在软包装业中使用。mPE优良的耐环境应用开裂性，使它在HMWHDPE气管中获得了应用，mPE是HDPE煤气管塑料粒子中优良的耐环境应力开裂性的改良剂，可以使HDPE煤气管使用寿命达30～50年，达到国际标准。