高熔体强度牌号、高透明牌号和片材热成型牌号
透明性的改进也是聚丙烯新产品开发的重要进展之一。透明性添加剂(如以山梨糖醇为基础的透明剂)可使聚合物晶粒变得更小、更分散,从而降低了光散射,提高了透明性。透明剂也是成核剂,因而添加0.1%~0.4%透明剂的聚丙烯不仅提高了透明性,也提高了刚性,加宽了熔融范围。在聚丙烯树脂的阻隔性获得改进后,高透明牌号有可能进入现在主要用PET聚酯的注拉吹瓶市场。用茂金属催化剂生产的聚丙烯更容易用改进剂来提高其透明性,有发展前景的市场是薄壁食品容器和饮料杯。其中美国Himont公司采用透明剂Millad3905、3940生产的SR256M无规聚丙烯具有透明度高、气味小和结垢少的特点。
Appryl公司推出的3022GT3全透明PP且耐冲击、雾度<13%,Solvay公司推出的无规聚丙烯共聚物Eftel PKLl76,含乙烯和透明剂,制成的产品具有玻璃般的光泽,还具有很好的化学稳定性、耐应力开裂性和冲击强度。
具有线性分子链的普通聚丙烯与具有支链的聚合物(如LDPE)相比,熔体垂伸性能较差。用辐射方法可以使聚丙烯分子中产生游离基,同时不使分子降解。这种方法可赋予聚丙烯较高的熔体强度。
HMS PP最有吸引力的用处是挤出涂层,HMS PP可以在前所未有的高线速下提供非常均匀的涂层。热成型和吹塑加工时,制品的均匀性高。过去由于聚丙烯的熔体强度低,发泡时泡沫壁易破裂,用HMSPP则可以制造高质量的发泡聚丙烯制品。
HMS PP的大部分性质与起始材料的性质相同,但由于加入成核剂(为增加熔体强度),HMS PP有较高的硬度。
Himont公司的专利(US 5414027)披露了用高能辐射方法制备HMS PP,将普通的高分子量线型的聚丙烯在降低活性氧的环境下进行高能辐射,在这种环境下保持一定时间后,再使材料中的游离剂失活。罗姆-哈斯公司申请的专利(US5506307)是用共混法提高聚丙烯的熔体强度。将聚丙烯均聚物或共聚物与C10~30烷基丙烯酸酯的共聚物或均聚物共混,可使聚丙烯熔体强度提高5倍,这种共混物适合于制箱、容器和家用电器罩等的片材热成型操作。
聚丙烯挤出片材的市场迄今仍较小,主要是因为均聚物难于热成型加工。为解决这一问题而设计的固相加压成型法已用于美国和欧洲。近来的聚合物改性和树脂合成技术的进展已经改进了聚丙烯热成型加工性能。1996年北美大约14.3万t聚丙烯树脂用于挤出片材,约占聚丙烯总消费量的2.9%,其中大约5万t用于食品包装。1996年美国用于食品包装的PP片材中,大约一半是纯PP,另一半是用于共挤出片材中。最典型的复合包装片材由6~7层组成。外层是聚丙烯,1~2层为内阻隔层,是乙烯-乙烯醇共聚物,或者是聚偏二氯乙烯。还包括回收塑料层和粘结层。热成型聚丙烯现正在与ABS高抗冲聚苯乙烯、结晶PET(CPET)、聚碳酸酯、一些共挤出片材及与钢和纸竞争。热成型聚丙烯在包装市场的用量预计会以较快的速度增长(如北美为年均10%)。这些牌号的聚丙烯将和聚苯乙烯争夺牛奶及熟食品的包装市场。
Montell预计今后10年内PP热成型食品容器市场的增长率将为8%~10%/年。目前PP在热成型食品包装市场占20%的比例,PP在这一市场的优势是:对氧的阻隔性较好、软化点较高、适合微波炉使用、比重较低、具有成本优势,与注塑相比,热成型制品可以作的更薄。