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抗冲共聚聚丙烯(PPB)

聚丙烯抗冲共聚物一般是由多个反应器串联制备的聚丙烯多相共聚物的混合物。仍以Spheripol工艺为例,通常在红框内反应器中进行丙烯均聚(只有丙烯单体参加聚合),得到等规聚丙烯均聚物,然后将其转入红框外的气相反应器,同时通入乙烯、丙烯单体进行共聚,在聚丙烯均聚物的颗粒孔隙中生成以乙丙无规共聚物为主的一系列乙丙共聚物,同时生成的橡胶相应包含在粒子内部,均匀地分散在均聚物基体中,以防止污染反应器(发粘)。其它的聚丙烯聚合工艺在生产抗冲共聚物的时候过程虽稍有差别,有的是液相,有的是气相,基本类似,都需要进行两段式反应。
均聚完成后进入气象反应器,加入乙烯和丙烯,在次级粒子内部的空隙里进行无规共聚反应,生成乙丙橡胶及无规共聚物,用红点表示。
抗冲共聚物的具体组成取决于聚合配方、聚合工艺条件、催化剂等因素。一般商品化的抗冲共聚物的总乙烯质量分数在6%-15%之间,乙丙无规共聚物的量控制在5%-25%之间,而无规共聚物中乙烯含量在40%-65%之间,其在常温下为橡胶态,因此这部分实际为乙丙橡胶,有较低的玻璃化转变温度(一般为-40 --50℃)。由于无规共聚物中较高的乙烯含量,导致其与聚丙烯均聚物不相容,形成一定程度的相分离。无定形橡胶相分散在等规聚丙烯的基体中,形成所谓的海岛结构,其中橡胶相作为增韧单元,赋予聚丙烯良好的冲击韧性。
抗冲共聚聚丙烯的组成与结构较一般的等规聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物更为复杂。不仅有等规聚丙烯的结构问题,以及无规共聚物的共聚单体分布问题,还有由于相分离带来的相态结构、形态以及界面问题。概括来说,抗冲树脂的聚集态结构和亚微观的形态直接与其最终物理机械性能相关。树脂的结晶度、晶粒尺寸及橡胶相的形态、内部结构等受树脂的组成,等规聚丙烯的立构规整性,橡胶相组成、结构、含量、分散状态等因素的控制。由于相分离不可能达到平衡状态,因此加工条件对最终形态分布的影响也很关键。比如注射成型时,提高熔体温度,延长停留时间,可导致橡胶相的进一步聚集增长,会使分散相的平均尺寸增加,而此时结晶度却变化不##。因此基于这个原因,抗冲共聚聚丙烯在进行加工使用时应尽量避免过高的温度和剪切应力,造成分散相的重新聚集,尺寸过##影响抗冲击性能。
制备抗冲共聚物的主要目的是改善聚丙烯的冲击韧性,特别是低温冲击性,但一般情况下刚性、强度、硬度和热变形温度也会下降。因此对抗冲共聚物来说,建立刚性和韧性之间的平衡关系是非常重要的。而要做到刚韧平衡,则必须能够有效地控制抗冲共聚树脂的组成和各组分的结构以及橡胶相形态分布。
过去人们习惯于将抗冲共聚聚丙烯称为嵌段共聚聚丙烯,根据对商品化的抗冲共聚树脂的研究表明,这种称呼是不确切的。实际上对Z-N催化剂聚合体系来说,不可能##量得到嵌段共聚物,抗冲共聚聚丙烯实际上是聚丙烯均聚物和各种乙烯-丙烯共聚物的混合物。通过用科学手段分析抗冲共聚聚丙烯的成分,确定为乙丙橡胶、短序列的乙丙嵌段共聚物、长序列的乙丙嵌段共聚物和等规聚丙烯均聚物,甚至可能还会存在线性低密度聚乙烯的组分,其中长序列的乙丙嵌段共聚物在橡胶相和聚丙烯基体之间还能起到增容剂的作用。

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