Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 5

Разработка новых полипропиленовых систем демонстрирует улучшенный баланс между свойствами и, следовательно, представляет собой одну из основных проблем при производстве. Например, желателен улучшенный баланс между ударной вязкостью и жесткостью, ударной вязкостью и прозрачностью, а также ударной вязкостью и отбеливанием под напряжением, и поэтому они являются областями непрерывных исследований. Оптимизация ударной вязкости обычно подразумевает незначительную кристалличность сополимера, для которой требуется сополимер приблизительно с 50% этилена. Изменяя количество фазы сополимера относительно фазы гомополимера, можно получить продукты с ударной вязкостью от низкой до высокой. Полиэтиленовая фаза может быть добавлена к ударному полипропилену на третьей стадии, чтобы получить продукт с низкой степенью покраснения, что уменьшает отбеливание при напряжении. Улучшение ударных свойств при сохранении достаточных характеристик модуля упругости (хороший баланс ударной вязкости по жесткости) в сочетании с основными термическими, физическими и химическими свойствами полипропилена открыло широкую область применения. Ключевые проблемы обнаруживаются в основном в производстве конструкционных изделий в автомобильной и упаковочной промышленности.

Форма, содержание, размер и распределение частиц дисперсного каучука по размерам являются важными факторами, влияющими на эффект усиления ударопрочного модифицированного сополимера полипропилена, которые связаны с микроморфологической структурой материала. Широкий спектр методов был применен для изучения этих эффектов. Ряд этих методик подходит для предоставления информации о морфологии полипропиленовых сополимеров, где включения EPR обычно имеют размеры от нескольких сотен нанометров до нескольких микрометров. Сканирующая электронная микроскопия была применена для изучения распределения EPR в полипропиленовых сополимерах. ТЕМ является еще одним методом, который широко применяется для изучения морфологии в полипропиленовых сополимерах. Полученные образцы демонстрируют четкий контраст между включениями матрицы и каучука. Преимущество этого метода заключается в том, что можно исследовать структуру пластин матрицы полипропилена, а также каучукового элемента. Поскольку количество эластомерной фазы в материале реактора не может контролироваться напрямую, только количество растворимой в ксилоле фракции (XS) по массе может быть измерено в кипящем ксилоле в соответствии, например, со стандартом ASTM D5492 или соответствующими нормами ISO.

Состав каучуковой фазы важен с точки зрения механических свойств. Изменение соотношения этилен / пропилен в этилен-пропиленовом каучуке может оказать большое влияние на свойства гетерофазного полипропилена. Высокое содержание пропилена в резине с высоким содержанием влаги обеспечивает лучшую ударопрочность, меньшую усадку и пониженную жесткость. Высокое содержание пропилена в резине с низким содержанием EPR приводит к увеличению усадки, повышенной ударопрочности и снижению жесткости. Общим для всех установок полимеризации является секция объемной полимеризации для гомо- и рандом-сополимеров. Эта объемная полимеризация использует трубчатые реакторы, заполненные жидким пропиленом, в которые непрерывно подают катализатор и водород для контроля молекулярной массы. В случае статистических рандом-сополимеров также добавляют сомономер — этилен. Полученный полимер непрерывно выгружается из реактора, тогда как непрореагировавший пропилен извлекается и перекачивается обратно в трубчатый реактор.

Производство ударных сополимеров также требует газофазного реактора, в который переносят полимер из трубчатого реактора. В этом реакторе эластомер образуется путем введения этилена и пропилена в определенных соотношениях с гомополимерной матрицей, образованной в первом реакторе. Одна из наиболее значительных проблем при производстве ударных сополимеров заключается в контроле морфологии растущей частицы катализатора / полимера, которая может оказывать существенное влияние на ход процесса. На эффективность этих сополимеров влияют различные факторы, в том числе количество эластомера для полипропиленовой матрицы, химическое сродство эластомера к полипропиленовой матрице, а также распределение частиц каучука. Гомогенное распределение частиц каучука обеспечивает наилучшее рассеивание энергии, обеспечивая наилучшее соотношение ударной жесткости. Гомогенное распределение частиц каучука также необходимо, чтобы избежать загрязнения реактора. Существуют различные промышленные процессы, доступные для производства PP-B (rTPO). В следующей части рассмотрим еще один промышленно значимый полиолефин — полибутен-1, который часто ошибочно называют полибутиленом.