폴리프로필렌(pp)

2024 년 8 월 9 일

완플라스

폴리프로필렌은 PP로 약칭되며 프로필렌의 부가 중합으로 형성된 중합체입니다. 투명하고 가벼운 외관을 가진 흰색 왁스 물질입니다. 화학식은 (C3H6)n이고 밀도는 0.89~0.91g/cm3입니다. 가연성, 녹는점 164~170℃, 약 155℃에서 연화되고 작동 온도 범위는 -30~140℃입니다. 80℃ 이하의 산, 알칼리, 염 용액 및 다양한 유기 용매에 의한 부식에 강하고 고온 및 산화 하에서 분해될 수 있습니다. 폴리프로필렌은 열가소성 물질 합성수지 우수한 성능을 가진 무색, 반투명, 경량의 범용 열가소성 플라스틱으로 내화학성, 내열성, 전기 절연성, 고강도 기계적 특성 및 우수한 내마모성 가공 특성을 가지고 있으며, 의류, 담요 및 기타 섬유 제품, 의료 장비, 자동차, 자전거, 부품, 파이프라인, 화학 용기 등의 생산에 널리 사용됩니다. 또한 식품 및 의약품 포장에도 사용됩니다.

27년 2017월 3일 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소는 참고용 발암물질 예비 목록을 발표했는데, 폴리프로필렌이 XNUMX급 발암물질 목록에 포함됐다.

연혁

Time	개발
1954	G. Natta는 최초로 프로필렌을 폴리프로필렌으로 중합(알루미늄-염화티타늄을 촉매로 사용)하여 방향성 중합 이론을 정립해 주목을 끌었습니다.
1957	이탈리아 몬테카티니(Montecatini)와 미국 헤큘레스(Hecules)는 각각 연간 6,000t/a, 9,000t/a의 폴리프로필렌 생산시설을 구축했다.
1960년대 후반~1970년대 중반	폴리프로필렌은 큰 발전의 시기에 접어들었습니다.
1980년대~현재	폴리프로필렌 생산량은 합성수지 중 1위를 차지했으며 현재는 2위를 차지하고 있습니다. 폴리에틸렌.
1962	중국은 폴리프로필렌 생산 기술을 연구하기 시작했습니다.
1980	폴리프로필렌은 중국에서 빠르게 발전하고 있다. 중국은 일부 첨단 폴리프로필렌 생산 기술과 장비를 도입했으며 Yanshan, Yangzi, Liaoyang 등에 다수의 대형 및 중형 폴리프로필렌 생산 시설을 설립했습니다. 또한 다수의 소규모 벌크 폴리프로필렌 생산 시설도 건설되었습니다. 수요와 공급의 모순을 완화하는 데 일정한 역할을 해왔던 여러 곳. 생산 규모의 실질적인 증가로 인해 중국의 폴리프로필렌 수지 생산은 급속한 발전 단계에 진입했습니다.
2012	중국 PP 생산능력은 12.967만XNUMX톤에 달했다.
2015	중국의 PP 생산능력은 20.13만 톤/년이다.

물리 화학적 특성

1. 무취, 무미, 무독성. 일반적으로 사용되는 수지 중 가장 가볍습니다.

2. 인장강도, 압축강도 및 경도, 뛰어난 강성, 굽힘피로저항성 등 기계적 성질이 우수합니다. PP 재질의 이동식 경첩은 7×10 7회 이상의 접힘과 굽힘에도 손상 없이 견딜 수 있으며, 저온에서는 충격강도가 약합니다. PP의 인장 강도는 일반적으로 21-39MPa입니다. 굴곡강도는 42~56MPa, 압축강도는 39~56MPa, 파단신율은 200%~400%, 노치 충격강도는 2.2~5kJ/㎡, 저온 노치 충격강도는 1~2kJ/㎡이다. ㎡. 로크웰 경도 R95~105.

3. 좋은 내열성, 연속 사용 온도는 110-120 ℃에 도달 할 수 있습니다.

4. 화학적 안정성이 좋다. 강한 산화제를 제외한 대부분의 화학물질과 반응하지 않습니다. 용매는 실온에서 PP를 녹일 수 없습니다. 일부 할로겐화 화합물, 방향족 탄화수소 및 고비점 지방족 탄화수소만이 부풀어오르게 할 수 있습니다. 방수성이 뛰어납니다.

5. 우수한 전기적 특성, 고주파 전기 절연에 대한 우수한 저항성, 습한 환경에서의 우수한 전기 절연성;

6. PP의 주쇄에는 메틸기를 가진 XNUMX차 탄소원자가 많기 때문에 XNUMX차 탄소원자에 있는 수소가 산소의 공격을 받기 쉽습니다. 따라서 PP는 내후성이 떨어지므로 항산화제나 자외선 흡수제를 첨가해야 합니다.

7. 쥐에게 1g/kg의 용량을 5~8회 위관영양하였고 뚜렷한 중독 증상은 발생하지 않았습니다. 210~220℃로 가열된 폴리프로필렌 분해산물을 쥐에게 30시간씩 2회 흡입한 결과, 눈점막과 상기도에 자극 증상이 나타났습니다. 폴리에틸렌과 마찬가지로 재활용 제품은 식품을 담는 데 사용이 금지됩니다.

생산 과정

폴리프로필렌 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 등의 4가지 범용 열가소성 수지 중 하나이다. 폴리 염화 비닐, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌 ). 프로필렌을 원료로 하고 에틸렌을 공단량체로 사용하여 중합 반응을 통해 생산됩니다.

세계에서 폴리프로필렌을 생산하는 데 사용되는 공정 방법은 주로 용매법, 용액법, 액상 벌크법(액상 및 기상 조합법 포함) 및 기상 벌크법으로 구분됩니다. 각 프로세스의 특징을 간략하게 설명하면 다음과 같습니다.

용매 중합

용매법(슬러리법 또는 머드법, 슬러리법이라고도 함)은 채택된 최초의 폴리프로필렌 생산 공정이었습니다. 그러나 탈회 및 용매 회수 단계로 인해 공정이 길고 복잡합니다. 촉매 연구기술의 발달로 용매법은 1980년대 이후 정체되어 점차 액상벌크법으로 대체되어 왔다.

공정 특성: (1) 프로필렌 단량체는 불활성 액체 용매(예: 헥산)에 용해되고 촉매 작용 하에 용매 중합이 수행됩니다. 폴리머는 고체 입자 형태로 용매에 현탁되며, 케틀형 교반 반응기가 사용됩니다. (2) 탈회 및 용매 회수 단계가 있습니다. 공정이 길고 복잡하며 장비 투자가 크고 에너지 소비도 높습니다. 그러나 생산 관리가 쉽고 제품 품질이 좋습니다. (3) 폴리프로필렌 입자를 원심 여과로 분리한 후 공기 비등으로 건조하여 과립으로 압출합니다.

용액 중합

공정 특성: (1) 고비점 직쇄 탄화수소를 용매로 사용하고 폴리프로필렌의 융점보다 높은 온도에서 작동하며 생성된 중합체는 용매에 완전히 용해되어 균일하게 분포됩니다. (2) 고온 가스 스트리핑 방법은 용매를 증발 및 제거하여 용융 폴리프로필렌을 얻은 다음 압출 및 과립화하여 펠릿 제품을 얻습니다. (3) 유일한 제조업체는 미국의 Kodak입니다.

액상 벌크 방법

액체-가스 결합 액상 벌크 폴리프로필렌 생산 공정은 폴리프로필렌 생산의 중간 및 후기 단계에서 개발된 새로운 공정입니다. 이 생산 공정은 1957년 폴리프로필렌 산업 생산이 시작된 지 XNUMX년 만에 도입됐다.

액상 벌크 공정은 폴리프로필렌을 생산하는 데 사용됩니다. 반응계에 다른 용매를 첨가하지 않고 촉매를 액체 프로필렌에 직접 분산시켜 프로필렌의 액상 괴상중합 반응을 진행시키는 방법입니다. 중합체는 액상 프로필렌으로부터 연속적으로 침전되고 미세 입자 형태로 액상 프로필렌에 현탁된다. 반응시간이 길어질수록 액상 프로필렌에 함유된 고분자 입자의 농도가 증가한다. 프로필렌 전환율이 특정 수준에 도달하면 중합되지 않은 프로필렌 단량체를 플래시 증발로 회수하여 분말형 폴리프로필렌 제품을 얻습니다. 이는 폴리프로필렌을 생산하는 비교적 간단하고 진보된 산업적 생산 방법입니다. 액상 벌크 공정은 1980년대 폴리프로필렌의 국제 생산에 있어서 새로운 기술과 새로운 수준을 나타냅니다.

공정 특성: (1) 시스템에 용매를 첨가하지 않고, 프로필렌 단량체는 탱크 반응기에서 액상 벌크 중합되고, 에틸렌과 프로필렌은 유동층 반응기에서 기상 공중합됩니다. (2) 공정이 간단하고 장비가 적고 투자가 적으며 전력 소비 및 생산 비용이 낮습니다. (3) 단독중합은 탱크교반반응기(Hypol process)나 루프반응기(Spheripol process)를 사용하며, 랜덤 공중합과 블록 공중합은 모두 교반유동층에서 이루어진다.

액상 벌크 공정의 전형적인 예는 BASELL의 Spherizone 액상 벌크 공정이다. Spherizone은 Ziegler-Natta 촉매를 사용하여 높은 결정성, 강성 및 균일성을 유지하면서 인성과 가공 특성을 유지하는 폴리머를 생산하는 기상 순환 기술입니다. 단일 반응기에서 매우 균일한 다중 단량체 수지 또는 이중 모드 단독 중합체를 생산할 수 있습니다. Spherizone 순환 반응에는 두 개의 상호 연결된 구역이 있으며, 서로 다른 구역은 다른 공정에서 기상 및 액상 루프 반응기의 역할을 합니다. 이 두 구역은 상대 분자량이나 단량체 조성 분포가 다른 수지를 생산하여 폴리프로필렌의 성능 범위를 확장할 수 있습니다.

본 공정의 핵심장비는 MZCR(Multi-Zone 순환반응기시스템) Reactor R 230 시스템이다. 원자로는 라이저(riser)와 하강부(downcomer)의 두 부분으로 구성됩니다. Riser에서는 반응가스에 의해 고분자가 위쪽으로 불어와 유동화를 형성하고 하강관 상부로 보내져 사이클론 분리기를 통과하여 하강관에 분말이 수집됩니다. 반응가스는 원심압축기에 의해 외부 배관을 통해 순환되고, 반응열은 외부 순환 배관에 있는 순환냉각기에 의해 제거된다. 원자로 생성물은 하강관 바닥에 설치된 밸브를 통해 배출됩니다. 토출된 분말을 고압 및 저압에서 탈기한 후, 단독중합체 및 랜덤공중합체 제조시 직접 증증, 건조하여 분말제품을 얻는다. 내충격성 제품을 생산할 때 고압 탈기된 분말은 기상 유동층 반응기로 배출됩니다. 이 원자로는 여전히 Spheripol II 기상 원자로 시스템을 사용하고 있습니다. 공중합 반응기는 상단과 하단에 구형 헤드가 있고 하단에 유동층이 있는 수직 원통형 용기입니다. 주요 재질은 스테인레스 스틸이며 내부 표면은 광택 처리되어 있습니다.

현재 이 공정의 최대 단일 라인 생산 능력은 연간 450,000톤에 도달했습니다. MZCR(다구역 순환 반응기) 충격 공중합체 제품의 에틸렌 함량은 22%(고무 함량 40% 이상)까지 높을 수 있으며, 에틸렌과 1-부텐을 함유한 삼원공중합체 제품도 생산할 수 있습니다.

기상 벌크 방법

공정 특성: (1) 시스템에 용매가 도입되지 않으며 프로필렌 단량체가 반응기에서 기상으로 중합됩니다. (2) 공정이 짧고 장비가 작으며 생산이 안전하고 생산 비용이 저렴합니다. (3) 중합반응기는 유동층, 수직교반층, 수평교반층을 포함한다.

기상벌크법의 대표적인 예로는 DOW Chemical Company의 Unipol 기상공정이 있다. Unipol 기상 폴리프로필렌 공정은 1980년대 Union Carbide Corporation(UCCP)과 Shell이 개발한 기상 유동층 폴리프로필렌 공정입니다. 폴리에틸렌 생산에 사용되는 유동층 공정을 폴리프로필렌 생산으로 성공적으로 이식한 것입니다. 이 공정에서는 주촉매가 고효율 담체 촉매이고 조촉매가 트리에틸알루미늄과 전자 공여체인 고효율 촉매 시스템을 사용합니다.

UNIPOL 프로세스는 간단하고 유연하며 경제적이고 안전합니다. 적은 장비로 호모폴리머, 랜덤 코폴리머, 임팩트 코폴리머 등 다양한 제품을 생산할 수 있습니다. 균일한 제품 성능을 유지하기 위해 넓은 작동 범위 내에서 작동 조건을 조정할 수 있습니다. 사용되는 장비의 양이 적기 때문에 유지 관리 작업량이 줄어들고 장치의 신뢰성이 향상됩니다. 유동층 반응 역학 자체의 한계와 시스템 내 물질의 저장 용량을 감소시키는 낮은 작동 압력으로 인해 공정이 다른 공정보다 안전하고 사고 발생 시 장비 과압의 위험이 없습니다. .

이 공정은 액체 폐기물을 배출하지 않으며 대기 중으로 탄화수소를 매우 적게 배출하므로 환경에 미치는 영향이 매우 적습니다. 다른 프로세스에 비해 이 프로세스는 다양한 엄격한 환경, 건강 및 안전 규정을 충족하기가 더 쉽습니다. 이 공정의 또 다른 주목할만한 특징은 소위 초응축 기상 유동층 공정(SCM)이라고 불리는 초응축 상태 작업과 함께 사용할 수 있다는 것입니다. 이 기술은 반응기 내 액상 비율을 200%까지 높여 기존 생산능력을 45%까지 늘릴 수 있다. 액체 함량은 유동층의 불안정성과 중합체 응집체 형성의 기본 요인이 아니기 때문에 이 기술의 주요 작동 변수는 팽창층의 밀도와 정착 부피 밀도에 대한 팽창 부피 밀도의 비율입니다. . 과응축 상태 운전은 반응열을 가장 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 부피를 늘리지 않고도 반응기의 생산능력을 2배 이상 늘릴 수 있어 투자 절감에 매우 큰 의미가 있다. 충격 공중합체 제품의 에틸렌 함량은 17%까지 높을 수 있습니다(고무 함량은 30% 초과).

이 공정의 핵심 장비는 기상 유동층 반응기, 순환 가스 압축기, 순환 가스 냉각기 및 압출 과립화 장치입니다. 유동층 반응기는 상단에 확장 구역이 있고 하단에 분배기가 있는 중공 용기입니다. 3.5호기의 운전압력은 67MPaG, 온도는 2.1℃이다. 70차 반응기의 운전압력은 XNUMXMPaG, 온도는 XNUMX℃이다. 순환 가스 압축기는 단단, 정속, 원심 압축기입니다.

폴리프로필렌 개질

폴리프로필렌의 저온 충격 저항성이 낮고, 내후성이 낮고, 표면 장식성이 좋지 않으며, 전기적, 자기적, 광학적, 열적, 연소적 기능과 실제적 요구 사이의 간극이 크기 때문에 폴리프로필렌 개질은 현재 개발 중인 가장 활발하고 생산적인 분야가 되었습니다. 플라스틱 가공.

PP 화학적 변성

공중합 변형, 가교 변형, 그래프팅 변형, 핵제 첨가 등을 통해 폴리프로필렌의 고분자 구성 요소와 고분자 구조 또는 결정 구성을 변경하여 기계적 특성, 내열성, 노화 방지 및 기타 특성을 향상시킬 수 있습니다. 포괄적인 성능과 응용 분야를 확장합니다.

1. 공중합 변형

공중합 변형은 메탈로센과 같은 촉매를 사용하여 프로필렌 단량체 합성 단계에서 수행되는 변형입니다. 단량체가 중합되면 첨가된 올레핀 단량체가 이와 공중합하여 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 교대 공중합체가 생성된다. 호모폴리머 PP의 기계적 물성, 투명성, 가공유동성이 향상됩니다. 메탈로센 촉매로 형성된 복합체는 특정 제한이 있는 불규칙한 모양의 전이 상태를 단일 활성 중심으로 사용하여 상대 분자 질량과 그 분포, 공중 합체 단량체의 함량, 주쇄상의 분포 및 폴리머의 결정 구조.

2. 이식편 수정

PP(폴리프로필렌) 수지 분자는 비극성 결정성 선형 구조로 표면 활성이 낮고 극성이 없습니다. 표면 인쇄성이 낮고 코팅 접착력이 낮으며 혼합 극성 폴리머와; 극성 강화 섬유 및 필러와의 비호환성. 그래프트 개질은 PP의 블렌딩, 호환성 및 접착력을 개선하기 위해 거대 분자 사슬에 극성기를 도입하여 블렌딩, 호환성 및 접착력의 어려운 단점을 극복하는 것입니다. 개시제의 작용 하에, 그래프팅 단량체는 용융 혼합 중에 그래프팅 반응을 거칩니다. 개시제는 가열되고 용융되면 분해되어 활성 자유 라디칼을 생성합니다. 활성 자유 라디칼이 불포화 카르복실산 단량체를 만나면, 불포화 카르복실산 단량체의 불안정한 결합이 열리고 PP의 활성 자유 라디칼과 반응하여 그래프팅 자유 라디칼을 형성한 다음 분자 사슬 전이 반응에 의해 종결됩니다. PP에 대한 일반적인 그래프팅 개질 방법에는 용융법, 용액법, 고상법, 현탁법 등이 있습니다. 그래프팅 후, PP 분자 사슬의 수소 원자가 대체되어 더 극성이 됩니다. 이러한 극성기는 PP의 호환성을 향상시키고 내열성과 기계적 특성을 크게 개선합니다.

3. 가교 변형

가교 변형은 주로 선형 또는 분지형 폴리머를 가교를 통해 네트워크 구조의 폴리머로 변형시키는 것을 포함합니다. PP(폴리프로필렌)의 가교변형은 기계적 성질, 내열성, 형태적 안정성을 향상시키고 성형주기를 단축시킬 수 있습니다. 폴리프로필렌의 가교 수식의 주요 방법은 화학적 가교 수식과 방사선 가교 수식이다. 이들 사이의 주요 차이점은 서로 다른 가교 메커니즘과 활성 소스입니다. 화학적 가교 수식은 가교 보조제를 첨가하여 이루어지며, 방사선 가교 수식은 주로 강한 방사선이나 강한 빛을 통해 이루어집니다. PP의 방사선 가교 변형에 필요한 두께 때문에 이 방법은 대중화하기 어렵습니다. 현재 실란 그래프팅 가교법은 우수한 성능의 재료를 제조할 수 있기 때문에 급속히 발전하고 있다. 실란 그래프팅 가교법으로 생산된 PP는 강도가 높고 내열성이 우수하며 용융 강도가 높고 화학적 안정성이 강하며 내식성이 우수합니다.

PP 물리적 변형

혼합 및 반죽 과정에서 유기 또는 무기 첨가제가 PP(폴리프로필렌) 매트릭스에 첨가되어 주로 충진 변형, 혼합 변형 등을 포함하여 우수한 성능을 가진 PP 복합 재료를 얻습니다.

(1) 충진 수정

PP 성형 공정 중 고분자에 규산염, 탄산칼슘, 실리카, 셀룰로오스, 유리섬유 등의 충진재를 첨가하여 PP의 내열성 향상, 원가 절감, 강성 증가, 성형 수축 감소 등을 도모하지만 충격강도와 PP의 신장도 감소합니다. 유리섬유는 우수한 성능을 지닌 무기 비금속 수염입니다. 가격이 저렴하고, 절연성이 좋고, 내열성이 강하고, 내식성이 좋고, 기계적 강도가 높습니다. 널리 사용됩니다. 유리섬유 충진으로 개질된 PP의 성능이 크게 향상되었습니다. 그러나 유리섬유 첨가량이 30% 정도에 도달하면 소재의 기계적 성질이 크게 향상될 수 있다. 첨가량이 너무 많으면 유리섬유의 일부가 완전히 함침되지 않아 고분자 매트릭스와 유리섬유 계면의 결합성능이 저하되어 복합재료의 기계적 강도가 감소하게 된다. 또한, 유리섬유의 첨가량이 증가할수록 복합재료의 유동성이 저하되어 PP 성형 공정의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

(2) 블렌딩 변형

변형방법은 PP(폴리프로필렌)와 폴리에틸렌을 블렌딩하는 방식으로, 엔지니어링 플라스틱, 열가소성 엘라스토머 또는 고무를 사용하여 PP의 성능을 개선합니다. 블렌딩 개질은 내부 믹서, 오픈 믹서, 압출기 등과 같은 가공 장비에서 완료됩니다. 이 공정은 제어하기 쉽고 생산 주기가 짧고 비용이 저렴합니다. PP의 착색성, 가공성, 정전기 방지 특성, 내충격성 및 기타 특성을 개선할 수 있습니다. 폴리머 블렌딩은 각 구성 요소의 뛰어난 특성을 결합하여 각 구성 요소의 성능 부족을 보완할 수 있습니다. 블렌드의 종합적인 성능은 크게 개선되지만 블렌딩된 개질된 PP의 저온 저항성 및 노화 저항성은 여전히 이상적이지 않습니다. 블렌딩 개질 중에 전단력으로 인해 거대 분자 사슬의 일부가 절단되어 자유 라디칼을 형성하고 그래프트 또는 블록 공중합체를 형성할 수 있습니다. 이러한 새로운 공중합체는 PP의 부피를 효과적으로 증가시킬 수도 있습니다.

PP 개질 기술은 복합재료의 기계적 성질을 크게 향상시키고, PP의 응용분야를 크게 확대하며, 제품의 경제성을 향상시키고, PP의 엔지니어링 공정을 촉진시키며, PP의 적용 범위를 일반 플라스틱에서 엔지니어링 플라스틱으로 크게 확대시켰습니다. 적용 범위를 넓혀가고 있습니다. 최근에는 PP 변성 기술에 대한 연구 개발이 급속히 진행되고 있으며 PP 변성에 점점 더 많은 새로운 기술이 적용되고 있습니다. PP의 종합적인 성능이 크게 향상되었으며 응용 분야가 지속적으로 확장되었습니다. 개발 전망은 매우 광범위합니다.

(3) 강화 수정

플라스틱에 섬유질 재료를 첨가하면 플라스틱 재료의 강도를 크게 높일 수 있으므로 이를 강화개질이라고 합니다. 직경 대 두께 비율이 큰 재료는 플라스틱 재료의 굽힘 계수(강성)를 크게 증가시킬 수 있으며, 이는 강화 수정이라고도 할 수 있습니다.

PP(폴리프로필렌)의 강화개질에 사용되는 보강재는 주로 유리섬유 및 그 제품이며, 그 외에 탄소섬유, 유기섬유, 붕소섬유, 위스커 등이 있다. 유리섬유 강화 PP에서 가장 일반적으로 사용되는 유리섬유는 다음과 같다. 무알칼리 유리섬유와 중알칼리 유리섬유 중 무알칼리 유리섬유가 가장 많이 사용된다. 유리섬유의 직경은 6~15μm 범위로 조절하고, 유리섬유의 길이는 0.25~0.76mm로 보장해야 제품의 성능을 보장할 수 있고 유리섬유의 품질도 보장할 수 있다. 잘 분산되었습니다. 일반적으로 변형 효과는 제품의 유리 섬유 길이가 0.2mm보다 클 때만 달성될 수 있다고 믿어집니다. 유리섬유 함량(질량분율)은 10~30%가 바람직하며, 40%를 초과하면 성능이 저하된다. 또한, 유기 실란 커플링제를 첨가하면 유리섬유와 PP 사이에 좋은 계면을 형성할 수 있어 굴곡 탄성률, 경도, 하중 변형 온도, 특히 복합 시스템의 치수 안정성이 향상됩니다.

유리섬유 강화 PP는 기계적 강도와 내열성을 향상시킬 수 있고, 수증기 저항성, 내화학성, 내크리프성이 우수하여 팬 블레이드, 히터 그릴, 임펠러 펌프, 전등갓, 전기로 및 히터 쉘 등

폴리프로필렌의 생산량이 빠르게 증가하는 동시에 성능도 지속적으로 혁신되고 있어 적용 범위와 깊이가 끊임없이 변화하고 있습니다. 최근에는 중합 반응의 개선이나 중합 후 과립화 과정에서 취한 조치를 통해 투명 폴리프로필렌, 고용융장력 폴리프로필렌 등 보다 독특한 특성을 지닌 새로운 폴리프로필렌 품종이 도입되었습니다.

투명한 수정

불투명도의 주요 원인은 PP(폴리프로필렌)의 결정화입니다. PP의 결정화 경향을 급속히 동결시켜 투명한 필름을 얻을 수 있습니다. 그러나 일정한 벽 두께를 가진 제품의 경우 열 전도에 시간이 걸리기 때문에 코어 층을 빠르게 냉각 및 동결할 수 없습니다. 따라서 일정 두께의 제품에 대해서는 급속냉각을 통한 투명성 향상을 기대할 수 없습니다. PP의 결정화 법칙과 영향 요인부터 시작해야 합니다.

특정 기술적 수단을 통해 얻은 개질 PP는 우수한 투명성과 표면 광택을 가질 수 있으며, 일반적인 투명 플라스틱(예: PET, PVC)과 비교할 수도 있습니다. PS, 등). 투명 PP는 열 변형 온도가 높아 일반적으로 110°C보다 높고 일부는 135°C에 도달할 수 있는 반면 위의 세 가지 투명 플라스틱의 열 변형 온도는 모두 90°C보다 낮다는 점에서 더 우수합니다. 그 명백한 성능적 장점으로 인해 투명 PP는 최근 몇 년 동안 전 세계적으로 빠르게 개발되었으며, 그 적용 분야는 가정 일용품에서 의료 기기, 포장 제품에서 내열 도구(전자레인지 가열용)에 이르기까지 다양합니다.

PP의 투명성은 다음 세 가지 방법을 통해 향상될 수 있습니다.

투명한 PP를 중합하기 위해 메탈로센 촉매를 사용합니다.
랜덤 공중합을 통해 투명한 PP를 얻습니다.
일반 폴리프로필렌에 투명개질제(주로 핵제)를 첨가하면 투명성이 향상됩니다.

고용융장력 폴리프로필렌

폴리프로필렌의 단점 중 하나는 용융 강도가 낮고 처짐 저항성이 낮다는 것입니다. 일반적으로 비정질 폴리머(예: ABS 및 PS)는 넓은 온도 범위에서 고무와 같은 탄성 거동을 보이는 반면 반결정 폴리프로필렌은 그렇지 않습니다. 이러한 단점으로 인해 폴리프로필렌은 넓은 온도 범위에서 열 성형이 불가능합니다. 연화점과 녹는점은 매우 가깝습니다. 녹는점에 도달하면 용융 점도가 급격히 떨어지고 용융 강도도 크게 떨어집니다. 이로 인해 열 성형 중 제품의 불균일한 벽 두께 및 압출 폼 셀 붕괴와 같은 문제가 발생하여 일부 측면에서 폴리프로필렌의 적용이 크게 제한됩니다. 높은 용융 강도 폴리프로필렌(HMSPP)은 용융 강도가 온도 및 용융 흐름 속도에 크게 민감하지 않고 개발 및 적용 가능성이 큰 폴리프로필렌을 말합니다.

HMSPP는 장쇄 폴리프로필렌을 함유한 수지로 후중합 과정에서 그래프팅됩니다. 이 호모폴리머의 용융장력은 유사한 흐름 특성을 갖는 일반 폴리프로필렌 호모폴리머의 9배입니다. 밀도와 용융유량이 유사한 경우 HMSPP의 항복강도, 굴곡탄성률, 열변형온도, 융점은 일반 폴리프로필렌보다 높지만 노치 충격강도는 일반 폴리프로필렌보다 낮습니다.

HMSPP의 또 다른 특징은 결정화 온도가 더 높고 결정화 시간이 짧아 열성형된 부품을 더 높은 온도에서 탈형할 수 있어 성형 주기가 단축되고 연신율이 더 크고 벽이 더 얇은 용기 생산이 가능하다는 것입니다. 일반 열성형 장비.

일정한 변형 속도에서 HMSPP의 용융 흐름 응력은 점진적으로 증가하기 시작한 다음 기하급수적으로 증가하여 명백한 변형 경화 거동을 보여줍니다. 변형이 발생하면 일반 폴리프로필렌의 인장 점도는 감소하는 반면 HMSPP의 인장 점도는 안정적으로 유지됩니다. HMSPP의 변형 경화 능력은 성형 연신 중에 균일한 변형을 유지할 수 있는 반면, 일반 PP는 연신 시 항상 구조의 가장 약하거나 가장 뜨거운 부분부터 변형되기 시작하여 제품에 다양한 결함이 발생하거나 심지어 성형이 실패하는 결과를 낳습니다.

현재 HMSPP를 제조하는 방법에는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 폴리프로필렌을 다른 화합물과 반응을 통해 개질하는 것이고, 다른 하나는 폴리프로필렌을 다른 중합체와 혼합하여 개질하는 것입니다. 구체적인 실시 방법에는 주로 방사선 방법, 반응 압출 방법, 중합 중에 시작되는 그래프팅 방법이 포함됩니다. HMSPP를 제조하는 과정에는 폴리프로필렌의 분해와 겔화, 폴리머 그래프팅과 모노머 동종중합 간의 경쟁, 그리고 폴리머 주쇄의 β-결합 파괴와 가교 및 분지화 간의 경쟁이라는 두 가지 주요 문제가 있다. 폴리머의 용융장력에 영향을 미치는 주요 요인은 분자 구조입니다. 폴리프로필렌의 경우, 용융강도는 상대분자량, 분포, 분지형 구조 여부에 따라 결정됩니다. 일반적으로 말하면, 상대 분자 질량이 클수록, 상대 분자 질량 분포가 넓을수록 용융 강도는 더 커집니다. 긴 사슬 분지는 그래프팅된 폴리프로필렌의 용융 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다.

HMSPP 특수수지는 일반 폴리프로필렌의 열성형이 어려운 문제를 해결합니다. 일반 열성형 장비에서 신장률이 큰 얇은 벽의 용기를 형성하는 데 사용할 수 있습니다. 가공 온도 범위가 넓고 공정을 익히기 쉽고 용기 벽 두께가 균일합니다. 전자레인지 식품용기, 고온찜 및 살균용기를 만드는 데 사용할 수 있습니다. HMSPP를 혼합한 일반 폴리프로필렌은 순수 일반 폴리프로필렌에 비해 가공온도와 가공속도가 높고, 필름의 투명도도 일반 폴리프로필렌에 비해 우수합니다. 이는 주로 HMSPP가 인장 변형 경화 특성을 가지며, 장쇄 가지가 결정핵을 미세화하는 효과가 있기 때문입니다.

HMSPP의 변형 경화 거동은 높은 신축률과 빠른 코팅 속도를 달성하는 핵심 요소입니다. HMSPP를 사용하면 코팅 속도를 높이고 코팅 두께를 더 얇게 만들 수 있습니다. HMSPP는 용융강도와 인장점도가 더 높으며, 전단응력과 시간이 증가함에 따라 인장점도도 증가합니다. 변형 경화 거동은 기공의 안정적인 성장을 촉진하고 미세기공 벽의 파괴를 억제하며 폴리프로필렌 압출 발포 가능성을 열어줍니다.

고용융장력 폴리프로필렌에 대한 연구는 1980년대 후반에야 시작되었으나, 다양한 우수한 특성과 합리적인 가격의 장점, 폭넓은 적용 범위가 전 세계적으로 인정받고 있습니다. 전통적인 PS, ABS를 점진적으로 대체하고 엔지니어링 플라스틱으로 발전하는 추세이며, 개발 및 활용 전망이 넓습니다.

폴리프로필렌은 가장 중요한 범용 플라스틱 중 하나입니다. 절대적인 수량과 적용 범위 및 깊이 측면에서 가장 빠르게 성장하는 품종입니다. 변형 플라스틱 산업으로서 폴리프로필렌의 높은 비용 효율성, 다기능성 및 엔지니어링은 항상 중요한 과제입니다.

어플리케이션

사용량 할당

유럽과 미국의 총 소비량 중 50%는 사출 성형 제품으로, 주로 자동차 및 가전 제품 부품, 각종 용기, 가구, 포장재, 의료기기 등에 사용됩니다. 필름은 8~15%, 폴리프로필렌 섬유(중국에서는 일반적으로 폴리프로필렌으로 알려짐)는 8~10%, 건축용 파이프 및 강판은 10~15%, 기타는 10~12%를 차지합니다. 현재 중국에서는 직조 제품이 40~45%를 차지하고, 필름과 사출 성형 제품이 약 40%를 차지하며, 폴리프로필렌 및 기타 제품이 10~20%를 차지합니다.

중국에서는 주로 폴리프로필렌을 식품 포장, 가정용품, 자동차, 광섬유 및 기타 분야의 재료로 사용합니다. 중국에서 폴리프로필렌이 가장 많이 사용되는 분야는 직조 가방, 포장 가방, 스트랩 로프 및 기타 제품으로 전체 소비량의 약 30%를 차지합니다. 최근에는 폴리프로필렌 사출성형 제품과 포장용 필름의 개발로 직조제품에 사용되는 폴리프로필렌의 비중이 감소하고 있으나 여전히 폴리프로필렌 소비량이 가장 많은 분야이다. 사출 성형 제품은 중국에서 두 번째로 큰 폴리프로필렌 소비 영역으로 총 소비의 약 26%를 차지하며, 향후 폴리프로필렌 수요가 가장 큰 영역 중 하나이기도 합니다. 국내 폴리프로필렌의 또 다른 주요 소비분야는 필름으로 전체 소비량의 약 20%를 차지하며 주로 BOPP(이축연신 폴리프로필렌 필름)이다. 향후 몇 년 동안 섬유 제품의 비중은 점차 감소하고 사출 성형 제품, 파이프 및 시트의 비중은 증가할 것입니다. 폴리프로필렌 산업 발전에 대한 전문가의 예측에 따르면, 23.7년까지 중국의 폴리프로필렌 수요는 약 2020만 톤에 이를 것으로 예상됩니다. 섬유제품, 사출성형 제품, 필름은 여전히 중국 폴리프로필렌의 주요 수요 분야이며, 연간 수요는 파이프, 시트, 섬유 등 분야에 대한 수요가 급속히 증가하고 있으며, 중국의 폴리프로필렌 수요도 빠르게 증가하고 있습니다. 고속 그래픽 BOPP 필름, 튜브, 얇은 부직포, 고투명 식품 용기 등 특수 소재 시장은 발전 전망이 밝습니다.

기계 및 자동차 제조 부품

폴리프로필렌은 기계적 성질이 우수하여 직접 제조하거나 개조하여 산업용 파이프, 농업용 수도관, 모터 팬, 인프라 템플릿 등과 같은 다양한 기계 장비 부품을 제조할 수 있습니다. 변성 폴리프로필렌은 범퍼, 긁힘 방지 스트립, 자동차 등에 성형할 수 있습니다. 스티어링 휠, 계기판 및 실내 장식 부품을 사용하여 차체 무게를 크게 줄이고 에너지 절약 목적을 달성합니다.

전자 및 전기 산업기기

변성 폴리프로필렌은 가전제품 및 세탁기 라이너의 절연 외피를 만드는 데 사용할 수 있으며 일반적으로 전선, 케이블 및 기타 전기 제품의 절연 재료로 사용됩니다. 호모폴리머 폴리프로필렌 60~80중량부, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 20~40부, 상용화제(폴리프로필렌 무수말레산 그래프트 생성물과 에틸렌-비닐알코올의 반응 생성물) 1~10부를 혼합하여 제조된 폴리프로필렌 복합재료 공중합체)는 170°C-190°C에서 높은 인성과 최대 210J/m의 충격 강도를 갖습니다. 높은 가스 차단성과 수증기 투과율이 거의 2000g·μm/(m2·24h)에 달합니다. 배리어 필름을 준비할 때 전통적인 필름 제작 공정을 사용하여 생산할 수 있으며 이는 상대적으로 간단하고 생산 비용이 저렴합니다.

건축 산업

폴리프로필렌 섬유는 밀도(0.90~0.92)g/cm3로 화학섬유 중 가장 가볍습니다. 고강도, 우수한 인성, 우수한 내화학성 및 항균성 저항성, 저렴한 가격이라는 장점이 있습니다. 유리 섬유로 강화되거나 고무 또는 SBS로 변형된 폴리프로필렌은 건축 템플릿 생산에 널리 사용됩니다. 발포 폴리프로필렌은 장식 재료를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 지진이 발생하면 폴리프로필렌 섬유 세람사이트 콘크리트의 파손 모드는 파편이 떨어지지 않고 소성 파손됩니다. 폴리프로필렌 섬유 세람사이트 콘크리트는 일반 세람사이트 콘크리트보다 안전합니다.

농업, 수산업 및 식품 산업

폴리프로필렌은 온실 공기 캐노피, 지상 필름, 배양 병, 농업 도구, 어망 등을 만드는 데 사용할 수 있으며, 식품 회전 상자, 식품 봉지, 음료 포장 병 등을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 폐 PET(폴리에틸렌 테레 프탈레이트) 다기능 폐 PET를 만들고, 다기능 폐 PET와 폴리프로필렌을 현장 섬유 형성하여 현장 섬유 형성 복합 재료를 만들 수 있습니다. 복합 재료는 폐 PET가 특수 모양의 미세 섬유를 형성하고 폐 PET 미세 섬유와 PP 매트릭스 수지 사이에 적당히 유연하고 강하게 결합된 계면과 같은 구조적 특성을 가지고 있습니다. 폐 PET와 PP를 복합하여 제조한 현장 섬유 형성 복합 재료의 인성 및 강성은 PP보다 상당히 높고 기계적 특성의 재현성이 매우 좋습니다. 매년 중국에서 발생하는 대량의 폐기물인 폐 PET를 재활용하는 것은 상당한 경제적, 사회적 이점이 있습니다.

중국의 동부 해안 지역에는 전형적인 염분 토양 특성을 지닌 광대한 해양 갯벌이 있습니다. 해안 염분 토양 지역에서 토양 및 수질 보존을 구현하기 위해 세 가지 유형의 마초 풀과 함께 폴리아크릴아미드(PAM)를 사용하는 것에 대한 연구가 있습니다. PAM은 생물학적 조치에 따라 적용되었습니다. 이는 토양의 침식 저항 능력을 향상시키기 위해 세 가지 유형의 마초 풀에 좋은 촉진 효과가 있습니다. PAM의 적용은 토양 침식을 줄이고 빗물 차단을 증가시킬 수 있습니다. 저용량(1g/m3)을 우선적으로 사용하며 PAM 단위 질량당 토양 및 수질 보존 이점이 가장 높아 연간 침식을 42.8%~46.7% 줄이고 전체 토양 증발을 28.7%~40.4% 억제할 수 있습니다. 토양 수분 손실을 5.0%~12.4% 증가시키고 수분 손실률을 1.83%~3.25% 감소시키며 토양 수분 보유 능력을 향상시킵니다. 사료 성장의 초기 단계에서. 빗물 차단율을 16.5%~33.8% 증가시킵니다. PAM의 시너지 효과는 토양 증발을 억제하고 빗물 차단 능력을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

섬유 및 인쇄 산업

폴리프로필렌은 합성섬유의 원료이다. 폴리프로필렌 섬유는 가볍고 아름답고 내구성이 뛰어난 섬유 제품을 만드는 데 널리 사용됩니다. 폴리프로필렌 소재를 사용하여 인쇄한 이미지는 특히 밝고 다채로우며 아름답습니다.

기타 산업

화학 산업에서 폴리프로필렌은 다양한 부식 방지 파이프라인, 저장 탱크, 밸브, 포장 타워의 특수 형상 패킹, 필터 천, 부식 방지 펌프 및 부식 방지 용기의 라이닝을 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 의학에서는 의료 기기를 만드는데 사용될 수 있습니다. 폴리프로필렌은 그래프팅(grafting), 컴파운딩(compounding), 블렌딩(blending) 공정을 통해 에너지 분야에서도 개발 및 응용이 가능합니다.

폐PP 재활용 기술

폴리프로필렌(PP)은 현재 두 번째로 큰 범용 플라스틱입니다. 건설, 자동차, 가전제품, 포장 등 산업이 발전함에 따라 폐PP는 최근 몇 년간 가장 큰 폐폴리머 재료 중 하나가 되었습니다. 현재 폐기물 PP를 처리하는 주요 방법은 에너지 공급을 위한 소각, 연료 준비를 위한 접촉 분해, 직접 활용 및 재활용입니다. 폐PP를 처리하는 과정에서 기술적 타당성, 비용, 에너지 소비, 환경보호 요인 등을 고려할 때, 재활용은 현재 폐PP를 처리하는 데 가장 일반적으로 사용되고 효과적이며 가장 권장되는 방법이다.

사용 중 빛, 열, 산소 및 외력의 영향으로 PP의 분자 구조가 변하고 제품이 노랗게 변하거나 부서지기 쉬우며 심지어 균열이 발생하여 PP 인성, 치수 안정성, 열적 안정성이 크게 저하됩니다. 산소 안정성 및 가공성. 폐기물 PP를 직접 사용하여 제품을 생산하는 것은 가공 및 사용 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.

따라서 폐PP의 재활용 기술은 지속적으로 발전하고 있다. 다른 고분자와의 합금화 또는 충진제와의 배합을 통해 폐PP의 가공성능, 열적 특성, 물리적, 기계적 특성을 크게 향상시켜 폐PP의 고성능을 달성할 수 있습니다.

합금

합금화란 폐PP를 다른 고분자 재료와 혼합하여 거시적으로 균일한 재료를 만드는 공정입니다. 합금화를 위해 다양한 고분자 재료를 선택함으로써 폐PP의 가공 성능, 물리적, 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 엘라스토머를 사용하면 폐PP의 충격 인성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

폐 PP/RU 복합고무(천연고무와 스티렌-부타디엔 고무가 각각 50%를 차지함) 블렌드의 기계적 성질과 열변형 거동에 관한 연구에 따르면, RU 복합고무를 미세한 고무 입자로 먼저 가소화한 후 균일하게 분산시키는 것으로 나타났습니다. 폐PP 연속상은 충격강도와 폐PP 파단 연신율을 크게 향상시킬 수 있지만 PP의 강성과 열변형 저항성은 감소한다.

대부분의 엘라스토머는 폐PP와 상용성이 없고 계면 결합이 좋지 않기 때문에 가공 및 사용 중에 상 분리가 발생하여 성능에 영향을 미칩니다. 폐 PP 합금의 계면 상용성을 향상시키고 계면 결합을 강화하기 위해 많은 학자들이 광범위한 연구를 수행하여 혼합 재료의 계면 결합을 향상시키고 혼합 재료의 저장 탄성률, 손실 탄성률 및 시스템 점도를 향상시킬 수 있는 두 가지 상용화제를 발견했습니다.

가황제는 혼합 재료의 충격 및 인장 강도, 용융 점도, 파단 연신율 및 연성을 향상시킬 수 있습니다. 과산화물 가교제를 첨가하면 혼합된 재료의 상용성을 더욱 향상시키고 혼합된 재료의 충격 및 인장 강도를 증가시킬 수 있지만 파단 연신율은 약간 감소합니다.

합성물

복합재료는 폐PP와 비폴리머 재료를 혼합하여 복합재료를 만드는 공정이다. 이는 폐PP의 고성능화 및 기능성화를 달성하는 주요 방법이다. 복합재료는 강성, 강도, 열적, 전기적 특성 등 물리적, 기계적 특성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있습니다.

필러는 조성에 따라 무기 필러와 유기 필러로 나눌 수 있습니다.

무기 필러 화합물

PP 복합재에 일반적으로 사용되는 무기 충전재는 탄산칼슘, 활석, 몬모릴로나이트, 금속 산화물, 비산회 및 유리 섬유와 같은 폐PP를 복합하는 데 사용할 수 있습니다. 연구 결과에 따르면 이러한 무기 충진재는 폐PP의 강성을 크게 향상시키고 비용을 절감할 수 있지만 폐PP와의 극성 차이가 크고 표면 에너지가 높으며 상용성이 좋지 않아 파단 연신율과 충격 인성이 감소하는 것으로 나타났습니다. 복합재료의.

유기 충전재 화합물

일반적인 유기 충전재로는 목분, 목섬유, 전분, 밀짚, 대마 섬유, 폐신문 등이 있습니다. 목재섬유를 충전한 폐PP의 미세다공성 발포기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 결과는 용융 온도가 180°C이고 유지 압력이 12.5MPa일 때 미세 다공성 구조가 고르게 분포되어 있음을 보여줍니다. 미세다공성 구조는 균열의 전파 경로를 확장하고 외부 충격에너지를 흡수하여 충격강도를 향상시킬 수 있다.

천연섬유는 폐PP의 충전재로 떠오르고 있다. 높은 수분 흡수성과 폐PP와의 비친화성으로 인해 표면 처리는 천연 섬유로 채워진 폐PP 복합재의 고성능을 달성하는 주요 방법입니다. 또한, 폐 폴리에스터는 폐 PP를 개질하는 데에도 사용될 수 있습니다. 일부 학자들은 β핵 폐기물 PP/폐 폴리에스테르 직물 복합재의 결정화 거동을 연구했습니다. 결과는 폐폴리에스터와 β-조핵제가 폐PP의 결정화에 이질적인 핵생성 효과를 가지며, 폐PP의 결정화 온도를 높이고 β 결정의 형성을 유도한다는 것을 보여준다.

하이브리드

하이브리드 복합재료는 고분자에 2가지 이상의 필러를 채워 복합재료를 제조하는 공정이다. 단일 필러의 한계로 인해 하이브리드 복합재료는 다양한 필러의 보완적인 장점과 시너지 효과를 통해 폴리머의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 혼합 충진재를 충진한 복합재료의 제조 및 관련 특성에 대한 연구가 주목받고 있다. 사용되는 충진재에는 주로 무기혼합 충진재와 무기/유기 혼합 충진재가 있습니다.

합금 복합재

합금화 및 컴파운딩의 장점을 최대한 활용하기 위해 일부 연구자들은 합금화 및 컴파운딩을 결합하여 폐PP의 물리적, 기계적 특성을 더욱 개선 및 강화하고 다음과 같은 폐PP의 고성능 및 산업화를 실현하기 시작했습니다. 유기 충진재와 엘라스토머, 무기 충진재와 엘라스토머를 결합하여 폐PP를 개질합니다.

이와 관련된 연구 결과는 저온에서 폐PP와 탈크가 충전된 폐PP 복합재의 파괴가 부서지기 쉬운 현상이며 EOC(에틸렌-옥텐 공중합체)를 첨가하면 복합재의 내충격성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. EOC 강화 활석 충전 폐기물 PP 복합재의 동적 기계적 거동은 재활용 횟수가 증가해도 변하지 않습니다.