聚丙烯（PP）具有機(jī)械性能好、無毒、相對(duì)密度低、耐熱、耐化學(xué)藥品、容易加工成型等優(yōu)良特性，且性能價(jià)格比高，已成為五大通用合成樹脂中增長(zhǎng)速度最快、新品開發(fā)最為活躍的品種。但PP的結(jié)晶性使其制品的光澤和透明性差，外觀缺少美感，使其在透明包裝、日用品等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展受到制約。而PP經(jīng)過透明改性后，不僅可承襲其質(zhì)輕、價(jià)廉、衛(wèi)生、耐高溫、易加工成型等優(yōu)點(diǎn)，且透明性和表面光澤度可與其他一些透明樹脂(聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等)相媲美，性能價(jià)格比也優(yōu)于PC、PS、PET等，故可廣泛應(yīng)用于透明包裝、醫(yī)療器械、家庭用品、一般工業(yè)等領(lǐng)域。
1.高透明PP的性能
1.1透明PP與其他透明材料的性能對(duì)比
透明PP與其他一些透明材料相比,質(zhì)輕價(jià)廉,剛性及強(qiáng)度綜合性能好,阻濕,可回收。隨著透明PP的推出,突破了PP制品透明性不佳的瓶頸,成為透明材料的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者。透明PP與其它材料的性能對(duì)比見表1。
1.2透明PP與普通PP的性能對(duì)比
PP進(jìn)行透明改性后,球晶結(jié)構(gòu)極度均一細(xì)化,透明性和光澤度顯著提高,而且結(jié)晶溫度、維卡軟化點(diǎn)、剛性和其它力學(xué)性能都得到改善,透明PP與普通PP相比，綜合性能得到改善，其性能對(duì)比見表2。
從表2可以看出，透明PP中由于透明劑的加入，有效地提高了成核密度，結(jié)晶溫度、維卡軟化點(diǎn)和硬度也有所提高；大量晶核導(dǎo)致結(jié)晶結(jié)構(gòu)極度均一化，從而使透明性和表面光澤明顯改善。這些綜合性能的提高，增強(qiáng)了透明PP制品的環(huán)境適應(yīng)性，并擴(kuò)大了使用范圍。
2.高透明PP的生產(chǎn)技術(shù)
目前獲得高透明PP主要通過以下3個(gè)途徑：
1、在PP樹脂中加入透明劑；
2、利用Z-N催化劑生產(chǎn)本身具有優(yōu)異透明性的無規(guī)共聚PP產(chǎn)品；
3、采用茂金屬催化劑生產(chǎn)高透明PP。
2.1生產(chǎn)高透明PP所采用催化劑體系及其生產(chǎn)工藝
2.1.1 Z-N催化劑體系及生產(chǎn)透明無規(guī)共聚PP的生產(chǎn)工藝
當(dāng)前世界上60%以上的透明PP生產(chǎn)在使用第三代超高活性催化劑和第四代催化劑,典型代表有三井油化公司的TK-Ⅱ催化劑、Himont公司的GF-2A、FT-4S、UDC-104催化劑，Shell公司的SHAC催化劑，Amoco公司的CD催化劑。這些催化劑的特點(diǎn)是不僅具有高活性和高定向能力，而且能控制粒子形態(tài)，具有反應(yīng)器顆粒技術(shù)的特點(diǎn)，有利于生產(chǎn)透明度較高的無規(guī)共聚PP。在PP生產(chǎn)過程中不需添加PP透明劑，利用高效Z-N催化劑直接制備透明PP產(chǎn)品，是一種較為理想的方法。目前大部分聚合工藝都可以采用高效Z-N催化劑直接生產(chǎn)透明無規(guī)共聚PP，如Spherpol本體工藝、Hypol本體工藝、Unipol氣相工藝、Novenlen氣相工藝、BP-Amoco氣相工藝等。
2.1.2 茂金屬催化劑體系及生產(chǎn)高透明mPP的生產(chǎn)工藝
目前采用茂金屬催化劑生產(chǎn)高透明PP樹脂已經(jīng)獲得了工業(yè)化。由于茂金屬催化劑具有單活性中心的特性，可以更精確地控制分子量、分子量分布、晶體結(jié)構(gòu)以及共聚單體在聚合物分子鏈上的加入方式，從而可生產(chǎn)高強(qiáng)度高透明PP。ExxonMobil公司的Univation(Exxpol／Unipol)技術(shù)、Basell公司的Metocene和Spheripol技術(shù)、Dow/UCC的Unipol工藝、Borealis公司的Borecene技術(shù)、BP公司的Innovene氣相法工藝等均可采用茂金屬／單活性中心催化劑技術(shù)生產(chǎn)高透明等規(guī)PP、無規(guī)PP、間規(guī)PP或彈性均聚PP。
2.2在PP樹脂中加入透明劑生產(chǎn)透明PP
2.2.1添加透明劑改性方法
添加透明劑的方法是目前最活躍、最常用的使PP高性能化、高透明化的有效方法,在PP中加入0.1％-0.4％的透明劑，既能使其透明性提高，又可以使剛性提高，且MI范圍變寬。同時(shí)透明PP樹脂的熱變形溫度可達(dá)110℃，比目前大量使用的透明塑料如PS、PVC、PET樹脂的熱變形溫度高。
生產(chǎn)透明PP時(shí)成核劑有兩種添加方法，即釜內(nèi)添加法和釜外添加法。釜內(nèi)添加成核劑法可使成核劑充分分散并與PP混合均勻，但釜內(nèi)添加成核劑的添加難度大并對(duì)聚合活性可能有干擾，國(guó)外目前仍停留在漿液法工藝水平，尚處在發(fā)展階段。
釜外添加成核劑（造粒過程中加入）目前在全世界廣為采用，現(xiàn)在市場(chǎng)上高光澤及剛性、韌性優(yōu)良的高透明PP大多數(shù)是采用山梨糖醇類成核劑，用釜外添加成核劑方法來生產(chǎn)。
采用在PP造粒裝置上添加透明劑方法生產(chǎn)透明PP樹脂，開發(fā)周期短，產(chǎn)品性能好，生產(chǎn)穩(wěn)定，是目前透明PP的主要生產(chǎn)方法。該技術(shù)的關(guān)鍵是透明劑的性能，透明劑可賦予原本不透明的PP以良好的透明度，而且可改進(jìn)PP的剛性、沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度等性能，因此透明劑已成為廣受關(guān)注的一種新型塑料助劑。
下面對(duì)國(guó)內(nèi)外成核透明劑的發(fā)展作一介紹。
2.2.2國(guó)內(nèi)外透明改性劑的進(jìn)展
國(guó)外透明改性劑的進(jìn)展
透明劑的研究開發(fā)近年來一直比較活躍,美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家在透明劑的開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)方面較為成熟。美國(guó)透明劑的產(chǎn)量以每年8%的速度增長(zhǎng),遠(yuǎn)高于一般塑料添加劑5%的年增長(zhǎng)率,現(xiàn)已成為新興的塑料助劑產(chǎn)業(yè),其透明劑的生產(chǎn)和消耗量均為世界第一。日本透明劑的消耗量也在1000噸/年以上，且日本高透明PP已進(jìn)入工業(yè)容器和醫(yī)用注射器市場(chǎng)，并正進(jìn)入錄像和軟盤的PS市場(chǎng)。世界范圍內(nèi)較大的透明劑生產(chǎn)商及其產(chǎn)品見表3。
國(guó)內(nèi)PP透明成核劑的進(jìn)展
我國(guó)對(duì)透明劑的開發(fā)與應(yīng)用起步較晚,在工藝的研究和應(yīng)用開發(fā)方面均與國(guó)外存在較大的差距,但近幾年我國(guó)許多單位對(duì)透明改性劑進(jìn)行了大量卓有成效的研究,有的已形成生產(chǎn)規(guī)模,目前主要生產(chǎn)廠家及其產(chǎn)品見表4。這些產(chǎn)品的價(jià)格遠(yuǎn)低于國(guó)外,同時(shí)在品種及質(zhì)量穩(wěn)定性方面有待提高和完善。
在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，國(guó)外同類產(chǎn)品的占有率正在下降，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大，部分產(chǎn)品已打入國(guó)際市場(chǎng)。當(dāng)前，我國(guó)正在進(jìn)一步提高PP透明劑研發(fā)水平，相信隨著高質(zhì)量國(guó)產(chǎn)PP成核透明劑的大量投入使用，我國(guó)高透明PP樹脂的產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也將得到迅速提高。
3.國(guó)內(nèi)外透明PP的開發(fā)現(xiàn)狀
3.1國(guó)外透明PP的開發(fā)現(xiàn)狀
各類透明PP牌號(hào)是近期世界PP新產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)亮點(diǎn)，這類透明PP牌號(hào)將促進(jìn)PP樹脂在透明包裝市場(chǎng)替代其它相競(jìng)爭(zhēng)的材料，如PS、PVC和PET。目前新的高透明PP樹脂主要分為以下三種產(chǎn)品：①透明劑改性PP產(chǎn)品；②生產(chǎn)本身具有透明性的無規(guī)共聚PP產(chǎn)品；③茂金屬PP產(chǎn)品。
現(xiàn)在市場(chǎng)上透明和光澤的PP產(chǎn)品大部分是用改性劑生產(chǎn)的，BP公司在這類透明PP產(chǎn)品開發(fā)方面處于領(lǐng)先地位，其開發(fā)的Acclear透明PP產(chǎn)品系列，就是采用Milliken公司的透明劑釜外添加法生產(chǎn)的，通常還同時(shí)添加無規(guī)共聚物提高透明性，具有代表性的牌號(hào)是：注拉吹成型牌號(hào)Acclear8649X；擠吹成型牌號(hào)Acclear 249。
而茂金屬PP是目前得到的透明性最好的產(chǎn)品，如果把PET透明度定為100％，那么高結(jié)晶PP為47％，用成核劑生產(chǎn)的透明PP為89％，茂金屬PP均聚物的透明度為93％，mPP無規(guī)共聚物的透明度可達(dá)96％。目前國(guó)外的一些公司均在努力開發(fā)高透明性的mPP產(chǎn)品。Basell公司在這方面具有領(lǐng)先地位，該公司的透明PP Metocene系列產(chǎn)品就是在單反應(yīng)器或多反應(yīng)器體系中采用單活性中心的茂金屬催化劑生產(chǎn)，產(chǎn)品具有相當(dāng)窄的分子量分布、高剛性、高光澤、優(yōu)異的透明性、高流動(dòng)性易加工及其它性能（低密、好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、耐化學(xué)腐蝕），該產(chǎn)品系列在注塑及纖維領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?guó)外高透明PP的的主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品牌號(hào)見表5。
3.2國(guó)內(nèi)高透明PP的開發(fā)現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)透明PP的研發(fā)起步較晚，生產(chǎn)方法主要是在PP中添加透明改性劑，在透明劑工藝研究和應(yīng)用開發(fā)以及高透明PP產(chǎn)品種類和市場(chǎng)消費(fèi)方面與國(guó)外尚存在較大的差距，市場(chǎng)應(yīng)用也僅限于薄膜、片材、透明水杯、微波爐炊具及一次性餐具等低附加值的塑料制品領(lǐng)域。但近兩年的發(fā)展跡象說明，我國(guó)透明PP樹脂的需求量正悄然增長(zhǎng)，已成為國(guó)內(nèi)PP樹脂市場(chǎng)的新買點(diǎn)。2002年我國(guó)透明PP的需求量在12萬噸左右，到今年年預(yù)計(jì)可達(dá)20～30萬噸。透明PP需求量的不斷擴(kuò)大刺激了國(guó)內(nèi)PP生產(chǎn)廠家的開發(fā)研究。
燕山石化公司于1993年開始研制開發(fā)高透明PP技術(shù)及其制品，其后在其PP裝置上進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。燕化樹脂應(yīng)用研究所采用添加成核劑方法，目前已開發(fā)出高透明PP產(chǎn)品牌號(hào)K4818、K4808、K4902等牌號(hào)，可應(yīng)用于制作擠出片材、熱成型、吹塑、注塑等制品。其中兩種PP輸液瓶專用料B4902、B4808，具有優(yōu)良的綜合性能，適于注拉吹成型，可廣泛用于醫(yī)用大輸液包裝、熱灌裝飲料包裝及奶制品包裝等。經(jīng)用戶使用，證實(shí)其加工性能優(yōu)良，成瓶率高，目前該產(chǎn)品性能與應(yīng)用情況在國(guó)內(nèi)注拉吹領(lǐng)域具領(lǐng)先地位。
上海石化股份有限公司于1997年成功開發(fā)透明PP，目前該公司的均聚透明PP、無規(guī)共聚透明PP主要牌號(hào)有：M250E、M450E、M800E、M1200E、 M3000E、M250T等。
揚(yáng)子石化公司于2000年8月在其16萬噸/年P(guān)P生產(chǎn)裝置上用N催化劑生產(chǎn)的PPF401粉料為基礎(chǔ)，添加復(fù)合的透明助劑，生產(chǎn)出高透明度的PP牌號(hào)J301G。目前，揚(yáng)子石化公司把開發(fā)普通級(jí)無規(guī)共聚PP透明產(chǎn)品的系列牌號(hào)定為其目前研究開發(fā)的重點(diǎn)，其開發(fā)的兩個(gè)新牌號(hào)暫定為PPT800和PPT2000。
天津石化乙烯廠自主開發(fā)的透明PP專用料TJTM－8020于2003年3月投入工業(yè)化生產(chǎn)。此外廣州石化總廠、寧波華盛公司、上海淘浦斯公司等也都在開發(fā)透明PP。
4.高透明PP的應(yīng)用
PP樹脂可通過注射、吹塑等成型工藝生產(chǎn)出各種用途的透明度相當(dāng)優(yōu)越的產(chǎn)品。表6是生產(chǎn)透明PP的各種加工工藝和產(chǎn)品應(yīng)用。
目前，高透明性PP產(chǎn)品已經(jīng)在食品、化妝品和藥品用的吹塑瓶領(lǐng)域，小型器具部件和家用器皿領(lǐng)域，食品容器等注塑成型領(lǐng)域以及熱成型領(lǐng)域取得了一些市場(chǎng)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，2002年增透PP制品生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度高出常規(guī)PP制品12％。
首先，在透明包裝市場(chǎng)，高透明PP牌號(hào)將促進(jìn)PP樹脂在此領(lǐng)域替代其他相競(jìng)爭(zhēng)的材料。如透明PP在進(jìn)一步改進(jìn)阻隔性之后有潛力進(jìn)入現(xiàn)在主要采用PET樹脂的注拉吹瓶市場(chǎng)，如軟飲料瓶、啤酒瓶等?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的BOPP瓶，就是透明PP容器的一種。如Amoco公司用透明改性劑生產(chǎn)的PP樹脂經(jīng)注拉吹工藝加工而成的水瓶（如軟飲料瓶、啤酒瓶等）可替代PET水瓶。
在熱成型制品市場(chǎng)，新開發(fā)的高透明PP均聚物具有更高的抗沖擊性和更好的尺寸精確性，并且可以用現(xiàn)有的熱成型設(shè)備加工，有潛力向一次性包裝市場(chǎng)。
（轉(zhuǎn)載）
