无规聚丙烯性能及应用研究
来源:用户上传
作者:
[摘要]本文对无规聚丙烯的结构和性能进行了分析研究，并据此阐明其相关应用。
[关键词]无规聚丙烯 性能 等规聚丙烯
无规聚丙烯按照相对分子量大小可分为高分子量无规聚丙烯与低分子量无规聚丙烯，高分子量无规聚丙烯分子量较大，是一种弹性体材料，其抗氧化和防老化性能优良，具有良好拉伸和抗冲性能以及光学性能，在医疗器械、包装、纤维、薄膜等方面有很好应用前景。低分子量无规聚丙烯一般用做熱熔胶黏剂、纸张涂料、沥青的改性剂等，应用也非常广泛。
1无规聚丙烯的结构和性能
无规聚丙烯结构与等规聚丙烯不同，在主链上其甲基支链是无规随机排列分布的。无规聚丙烯可以分成低相对分子质量无规聚丙烯和高相对分子质量无规聚丙烯两种。
1.1低分子量无规聚丙烯
当前工业化较多的无规聚丙烯都是低分子量无规聚丙烯，这种无规聚丙烯是非结晶、微带粘性的白色蜡状固体，没有明显的熔点，软化点为90～150℃，平均分子质量3000～10000。通常情况下无规聚丙烯摩尔质量低、摩尔质量分布较宽，由于分子构型不同，无规聚丙烯与等规聚丙烯的溶解度差别很大。利用这种性质，能很方便地将无规聚丙烯从等规聚丙烯中分离出来。无规聚丙烯能溶于有机溶剂，如烷烃、芳烃和酯类等，且无毒、无腐蚀，耐湿性能很好，具有韧性高、润滑性好、熔点高、黏度大的特点。
由于分子质量小，结构不规整、内聚力低，故机械性能和耐热性较差，导致了无规聚丙烯和等规聚丙烯的性能和用途完全不一样，在工业实际应用中有着许多等规聚丙烯不可替代的作用。
1.2高分子量无规聚丙烯
高分子量无规聚丙烯被称为聚烯烃弹性体。高相对分子质量无规聚丙烯是全饱和结构，具有优异的力学性能、光学性能和抗老化性能，广泛应用于汽车配件、薄膜、医疗用品、包装等方面，是一种具有极大工业价值和应用前景的材料。
2制备方法
2.1等规聚丙烯合成过程中的副产物
虽然目前工业上用于等规聚丙烯合成的催化剂效率基本都在95%以上，其中无规聚丙烯一般约占等规物产量的5%-10%。但鉴于等规聚丙烯每年巨大的生产量，无规聚丙烯的绝对产量仍然相当可观。这也是当前工业上无规聚丙烯的主要来源。无规聚丙烯由于不具备立构规整性，因而不能结晶，其玻璃化转变温度在O℃左右。常温下，不同摩尔质量的无规聚丙烯表现状态有所不同，可以是黏稠的油状液体，也可以是蜡状发黏的固体。
2.2茂金属催化剂丙烯聚合
高分子量无规聚丙烯的聚合催化剂多为茂金属催化剂，而对活性中心周围立体环境影响巨大的是茂金属催化剂的对称性和茂环上的取代基，进而影响聚合物的立构规整性。目前，用于制备无规聚丙烯的茂金属催化剂包括Cs对称的催化剂，具有C2v对称的双茂基催化;非桥联茂金属催化剂，如具有宽松立体空间环境的单茂催化剂;桥联茂金属催化剂，C1对称的茂金属催化剂，以及限定几何构型催化剂。
对于双茂基金属催化剂而言，通常是具有C2v对称的茂金属催化丙烯聚合制得无规聚丙烯。对单茂基金属催化剂而言，由于只有一个茂基，催化剂具有宽松的立体空间环境，从而能够获得很高无规度的聚丙烯。茂钛催化剂制备得到的无规聚丙烯产物分子质量高，分子质量分布窄，是一种高分子质量的弹性体，因而具有优良的拉伸和抗冲性能。
3无规聚丙烯的用途
3.1低分子量无规聚丙烯应用
目前工业化的低分子量的无规聚丙烯因其具有良好的粘附性和相容性得到广泛应用。主要有（1）用于沥青及其防水卷材改性。无规聚丙烯与沥青有良好的相容性能，可以加入沥青中，用于提高其高温性能。用无规聚丙烯改性的沥青材料改善了沥青在高温下抗流延性，低温下的抗龟裂性能，提高了沥青自身的曲挠性、韧性和内聚力，提高了其产品利用率，可以广泛应用于路面的铺设以及防水卷材中。（2）用于填充母料。由无规聚丙烯和纳米碳酸钙制成填充母料。利用聚烯烃树脂与无规聚丙烯良好的相容性，在聚烯烃产品的加工中添加该母料后，能够明显提高被填充材料的韧性、弹性、塑性，还能有效降低生产成本。（3）因无规聚丙烯具有良好的粘附性和相容性，因而大量用于生产热熔胶、胶粘材料、橡塑和电子绝缘材料、改性涂料、防水纸、房屋嵌缝剂、密封材料、管道防腐涂层等。另外，还可以对无规聚丙烯进行交联、氯化等化学改性，进一步提高其性能拓宽其应用。
3.2高分子量无规聚丙烯应用
高相对分子量无规聚丙烯具有透明度高、弹性好、刚性强度好、抗蠕变性能在较高温度下表现良好的特点，有效改善了等规聚丙烯的“低温冷脆性”，近年来得到了越来越多的应用。由于等规聚丙烯与无规聚丙烯相似的分子结构和良好的相容性，将等规聚丙烯与无规聚丙烯共混，改善等规聚丙烯在室温下的韧性和延展性是一种良好的方法。但非极性的分子结构限制了其应用，所以通过接枝引入极性基团对无规聚丙烯进行改性，可以显著扩大其应用。常采用的方法有溶液接枝、熔融接枝和固相接枝、超临界CO2流体改性接枝等。特别是近年来发展起来的利用超临界CO2流体技术进行聚合物改性的新方法。此技术可以使无规聚丙烯接枝马来酸酐的最大接枝率达5.1%，双组分接枝产物的最大接枝率为10.8%，而不降低无规聚丙烯的热性能。无规聚丙烯用马来酸酐接枝改性制得的无规聚丙烯钴离聚体膜，能促进输送CO2气体，具有较好的CO2渗透系数和CO2/N2分离系数，具有较好的使用强度，应用前景良好。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-14861890.htm
