茂金属聚丙烯釜压发泡性能的研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.010

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (7): 55-61.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.010

茂金属聚丙烯釜压发泡性能的研究

沈强锋¹(), 吕明福², 徐耀辉²()

^1.中石化宁波新材料研究院有限公司，浙江宁波，315299
^2.中石化（北京）化工研究院有限公司，北京 100013

收稿日期:2024-04-19 出版日期:2024-07-26 发布日期:2024-07-24
通讯作者: 徐耀辉（1980—），男，研究员，主要从事聚合物轻量化材料开发研究，xuyh.bjhy@sinopec.com
E-mail:shqf.zhlh@sinopec.com;xuyh.bjhy@sinopec.com
作者简介:沈强锋（1966—），男，高级工程师，从事聚烯烃新产品的开发等方面的研究，shqf.zhlh@sinopec.com

Study on autoclave foaming properties of metallocene polypropylene

SHEN Qiangfeng¹(), LYU Mingfu², XU Yaohui²()

^1.Sinopec Ningbo New Materials Research Institute Company Limited，Ningbo 315299，China
^2.SINOPEC（Beijing） Research Institute of Chemical Industry Co，Ltd，Beijing 100013，China

Received:2024-04-19 Online:2024-07-26 Published:2024-07-24
Contact: XU Yaohui E-mail:shqf.zhlh@sinopec.com;xuyh.bjhy@sinopec.com

摘要/Abstract

摘要：

采用差示扫描量热和偏光显微镜考察了茂金属催化剂制备PP（mPP）和齐格勒⁃纳塔催化剂制备PP（ZNPP）的熔融结晶行为；采用频率扫描和熔体拉伸的方法，考察了它们的流变学特征。进行釜压发泡实验并对发泡珠粒的熔融结晶、发泡倍率和泡孔结构进行测试表征。结果表明，由于分子量大小及分布的影响，ZNPP具有更高的表观黏度，以及更显著的剪切变稀现象；因为ZNPP分子链缠结更强烈，故在较高温度下熔体强度高于mPP，但在较低温度下二者熔体强度相近。较ZNPP，mPP可以制得倍率相近的釜压发泡PP（EPP）珠粒，但泡孔形态质量有待于进一步提高。

关键词: 茂金属聚丙烯, 剪切变稀, 熔体强度, 釜压发泡, 泡孔结构

Abstract:

The melting and crystallization behavior of two types of polypropylene， named as mPP and ZNPP， were studied by using differential scanning calorimeter （DSC） and polarized microscope （POM）， and their rheological characteristics were analyzed through frequency scanning and melt stretching. Autoclave foaming experiments were conducted to investigate the melting crystallization behavior， foaming ratio， and cell structure of the expanded polypropylene （EPP） beads. The results indicated that ZNPP had a higher complex viscosity and more obvious shear thinning， leading to higher molecular weight size and distribution. ZNPP exhibits higher melting strength than mPP at higher temperatures due to more intense molecular chain entanglement. However， its melt strength is similar to that of mPP at lower temperatures. The quality of the cell structure needs to be improved， when mPP is used to produce EPP beads with similar ratios to ZNPP.

Key words: metallocene polypropylene, shear thinning, melt strength, autoclave foaming, cell structure

中图分类号:

TQ325.1⁺4

沈强锋, 吕明福, 徐耀辉. 茂金属聚丙烯釜压发泡性能的研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 55-61.

SHEN Qiangfeng, LYU Mingfu, XU Yaohui. Study on autoclave foaming properties of metallocene polypropylene[J]. China Plastics, 2024, 38(7): 55-61.

图/表 13

图 1 MAOPP与ZNPP的分子量分布曲线

Fig.1 GPC curves of MAOPP and ZNPP

样品	M_n	M_w	M_z+1	M_w/M_n
MAOPP	7.90×10⁴	2.66×10⁵	8.58×10⁵	2.97
ZNPP	6.66×10⁴	2.84×10⁵	1.21×10⁶	4.28

表 1 MAOPP与ZNPP的分子量

Tab.1 The molecular weight of MAOPP and ZNPP

图2 170、190、210 ℃下MAOPP和ZNPP剪切黏度随频率的变化曲线

Fig.2 Shear viscosity curves of MAOPP and ZNPP with frequency at 170， 190， 210 ℃

图3 MAOPP和ZNPP在160、170 ℃下的熔体强度对比

Fig.3 The melt strength of MAOPP and ZNPP at 160， 170 ℃

图4 MAOPP和ZNPP消除热历史后的升降温曲线

Fig.4 DSC curves of MAOPP and ZNPP after eliminating thermal history

样品	T_m/℃	ΔH_m/J·g^-1	T_c/℃	ΔH_c/ J·g^-1	X_c /%
MAOPP	143.91	85.88	110.43	83.23	41.09
ZNPP	143.32	65.65	100.98	73.27	31.41

表2 MAOPP和ZNPP消除热历史后在10℃/min下的熔融结晶参数

Tab.2 DSC analysis of MAOPP and ZNPP after eliminating thermal history

图5 MAOPP 和ZNPP在不同倍率下等速降温结晶形态

Fig.5 The constant speed cooling crystalline form of MAOPP and ZNPP

样品

发泡倍率

泡孔直径/

µm

泡孔密度/

个·cm^-3

表3 MAOPP发泡工艺参数与珠粒性能

Tab.3 Technological parameters and foam bead performances of MAOPP

样品

发泡倍率

泡孔直径/

µm

泡孔密度/

个·cm⁃³

表4 ZNPP发泡工艺参数与珠粒性能

Tab.4 Technological parameters and foam bead performances of ZNPP

图6 MAOEPP1、MAOEPP2和MAOEPP3发泡珠粒的SEM照片

Fig.6 SEM of the foamed samples made of MAOEPP1， MAOEPP2 and MAOEPP3

图7 ZNEPP1、ZNEPP2和ZNEPP3发泡珠粒的SEM照片

Fig.7 SEM of the foamed samples made of ZNEPP1， ZNEPP2 and ZNEPP3

样品	发泡倍率	T_m1/℃	ΔH_m1/ J·g^-1	T_m1/℃	ΔH_m1/ J·g^-1
MAOEPP1	4.6	140.7	54.6	156.6	16.8
MAOEPP2	11.2	141.4	55.9	156.7	12.2
MAOEPP3	18.5	142.3	60.3	157.0	8.9
ZNEPP3	18.6	137.4	43.1	159.3	11.6

表5 MAOPP和ZNPP发泡珠粒的熔融参数

Tab.5 DSC analysis of EPP beads of MAOPP and ZNPP

图8 MAOPP和ZNPP发泡珠粒的DSC熔融曲线

Fig.8 DSC melting curves of EPP beads of MAOPP and ZNPP

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