成核剂EA-21在聚丙烯产品改性开发中的应用

关键词：美利肯透明成核剂3988、科莱恩成核剂 CaV102、美利肯成核剂HPN-68L、成核剂CAV102、EA-21

 

聚丙烯具有比重小，拉伸屈服强度、弯曲模量、硬度较高，耐环境应力开裂性好的优点，加之原料来源丰富，价格低廉，非常适合用来注射成型塑料制品。聚丙烯是结晶性聚合物，内部存在着很大球晶，造成聚丙烯的抗冲击强度很低，还会造成制品的后收缩现象严重，严重影响聚丙烯树脂在注塑领域的使用，加入成核剂，生成微晶结构的聚丙烯，对树脂进行改性，实现聚丙烯的高性能化。

一、 加入成核剂的原理

1、 聚丙烯分子的结晶状况对性能的影响 高分子材料进行熔体结晶时，最容易形成多角晶粒、树枝状晶粒和球晶，它的大小对聚合物的力学性能，以及物理和光学性能起重要作用。大的球晶通常使聚合物的断裂伸长和韧性降低。

2、 成核剂的原理

聚合物中的杂质对其结晶过程有很大的影响，有些杂质要阻碍结晶，而另一些杂质能够促进结晶，这些能促进结晶的杂质在聚合物的结晶过程中起晶核的作用，成核剂正是这种能够促进结晶的杂质。在聚丙烯中加入成核剂，能够加快结晶速度，形成细小致密的球晶颗粒，使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度，球晶可以比较规整地成长，数目很多，尺寸很小。

二、 加入成核剂对产品性能的影响

聚丙烯加入成核剂后，能促进分子的结晶过和和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，这样不但有利于提高产品的抗冲击强度、屈服强度，而且对产品的外观及加工均有一定影响。

1、 对拉伸强度的影响

成核剂对聚丙烯拉伸性能的影响（见表-1）

表--1 成核剂对聚丙拉伸强度的影响

2、 对抗冲击强度的影响

聚丙烯树脂对冲击的敏感度随着大球晶的形成而增加，尺寸较大的球晶可以发生径向开裂，尺寸较小的球晶或微晶有利提高材料的抗冲击强度，据统计，提高的幅度大约在10 %-30 %。

3、 增加产品的透明度 因为成核剂加入后形成的微晶结构，聚合物的浊度减少，透明度得以提高（见表-2）。

表--2 成核剂加入量与聚丙烯产品浊度的关系

4、成核剂可以提高产品的表面硬度

微晶结构的增加可以增加产品的表面硬度，通过测试3mm厚的聚丙烯注射试样，结果（见表-3）

表--3成核剂加入与聚丙产品硬度关系

5、加入成核剂EA-21可以改善产品的表面光洁度

通过加入成核剂EA-21可以提高有一定颜料配方的材料的表面光洁度（见表-4）。

表-4 成核剂加入量与聚丙烯产品表面光泽关系

6、加入成核剂可缩短注射周期，提高生产郊率

加入成核剂可以明显缩短注射模具的冷却时间，从而减少整个注射周期，有利于提高生产效率。成核剂等温下对聚丙的结晶时间的影响（见表-5）

表-5 不同成核剂浓度聚丙烯等温结晶时间

成核剂EA-21加入量%	115℃		120℃
	均聚物	共聚物	均聚物	共聚物
0	203	247	172	220
0.05	146	195	160	206
0.10	128	186	154	191
0.30	121	181	137	187

7.减少注射产品的后收缩

注射成形制品产出后收缩的原因是因为注射成形时，熔融树脂冷却速度快，分子链来不及结晶就冷却固化了。在聚丙烯熔体中加入成核剂，可以加快结晶速度，形成细小致密的球晶形态。即使注射成形时冷却速度较快，PP依然可以很好的结晶，这样就减少了制品后收缩的程度。

8。对产品光稳定性的影响

在聚丙烯中加入EA-21等成核剂对产品的光稳定性无任何影响。(见表6)

表-6成核剂对聚丙烯产品光稳定性的影响

材料	EA-21加入量%	人工气候箱中暴露小时
0.30㎜厚的PP薄膜	0	420
	0.15	420

9.对产品长期耐热的影响

成核EA-21的加入不会影响聚丙烯树脂的耐热性。下表 0.50mm厚的聚丙烯样品放到150c的烘箱中的实验结果。（见表－ 7）

表-7成核剂对聚丙烯产品耐热性的影响

结论：综上所述，在聚丙烯中加入成核剂后，促进分子的结晶过程和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，这不但有利用于产品的抗冲击强度、屈服强度、而且可以改善产品的外观，缩短注射周期提高生产率等。随着聚丙烯新产品、新牌号的开发，成核剂将更广泛地应用于聚丙烯新产品开发的各个领域。

 

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