改性塑料昨天、今天和明天改性塑料市场及应用论

1、改性塑料昨天、今天和明天改性塑料市场及应用论目 录1 改性塑料的发展历程及在塑料工业中的重要地位2 塑料改性技术面临的几个共性问题2.1 以新的视角引导改性塑料行业向前发展2.2 纳米塑料及其产业化问题2.3 填充塑料的“增重”问题2.4 改性塑料的成型加工尺寸收缩率问题2.5 废弃塑料再生利用时，不同类材料混合使用问题3 和汽车、家电、医用塑料有关的几种改性塑料3.1 汽车用改性聚丙烯3.2 家电用改性聚丙烯3.3 塑木材料3.4 低烟无卤阻燃塑料3.5 透明聚丙烯3.6 环境友好型塑料3.6.1可环境消纳型塑料3.6.2全生物降解塑料4 改性塑料市场前景展望1 改性塑料的发展历程及在塑料工

2、业中的重要地位塑料改性基本概念历程：专业化 规模化 功能化现状：产品数百万吨、企业数百家、从业数万人重要性：1）降低成本 2）提高性能 3）循环经济 节约石油 资源再生 环境友好 4）吸引投资和关注，迎接更大发展2 塑料改性技术面临的几个共性问题 2.1 以新的视角引导改性塑料行业向前发展 国务院关于加快发展循环经济的若干意见（2005年）中指出，“本世纪头20年，我国将处于工业化和城镇化加速发展阶段，面临的资源和环境形势十分严峻。必须按照减量化、再利用、资源化的原则，采取各种有效措施，以尽可能少的资源消耗和尽可能小的环境代价，取得最大的经济产出和最少的废物排放，实现经济、环境和社会效益相统一

3、，建设资源节约型和环境友好型社会”。 1）继续抓好非石油类资源做为塑料原材料使用的研发与应用；2）正确对待废弃塑料再生利用过程中的一些负面影响问题，努力提高再生塑料的可利用性和技术含量；3）积极应对各种挑战，将技术创新做为锐利武器，以全新的产品开拓市场；2.2 纳米塑料及其产业化问题 纳米塑料的概念 含4.2%蒙脱土的尼龙6 拉伸强度50% 模量100% 冲击强度不变 热变形温度90 透明性增加 吸水性下降传统型填充改性插层型复合剥离型复合炭黑纳米碳酸钙 机械 物理 化学 修饰2.3 填充塑料的“增重”问题 问题的提出单向拉伸制品双向拉伸制品思路2.4 改性塑料的成型加工尺寸收缩率问题 表1

4、用不同材料改性对PP成型加工尺寸收缩率的影响添加材料加入量（%）成型加工尺寸收缩率（%）POE301.2SBS301.05EPDM301.12LDPE301.3HDPE301.2CaCO3（800目）300.8Talc（1250目）300.85云母粉（325目）200.75玻璃纤维300.542.5 废弃塑料再生利用时，不同类材料混合使用问题 除上面提到的一些问题外，改性塑料行业还面临着很多理论上、学术上的、政策法规和实际生产中可能产生的许多问题，如矿物粉体材料的硬度大易磨损加工设备模具问题、在塑料中加入的添加剂或助剂导致卫生性不合格的问题、填充塑料透明性下降问题，以及刚性粒子增韧、粉体材料表

5、面处理及处理设备等。 3 和汽车、家电、医用塑料有关的几种改性塑料 3.1 汽车用改性聚丙烯 表2 3种汽车部件用改性PP专用料的配方 （质量分数%） 部 件原辅材料仪表板保险杠侧门板聚丙烯（PP）（1300）54.7（J640）54.0（J7726）72.7聚烯烃热塑性弹性体（POE）17.021.44.0滑石粉20.0-13.0碳酸钙-14.6-马来酸酐接枝PP6.06.87.0降解剂2.02.93.0抗氧剂10100.10.10.1抗氧剂1680.20.20.2表3 3种汽车部件用改性PP专用料的性能 部 件原辅材料仪表板保险杠侧门板熔体流动速率（g/10min）111619拉伸强度（M

6、Pa）232128断裂伸长率（%）85520120弯曲强度（MPa）472342弯曲弹性模量（MPa）241013202200缺口冲击强度（KJ/m2）224214成型加工尺寸收缩率（%）1.141.040.98 滑石粉（刚性）和碳酸钙（韧性） POE优于EPDM TPE（EPDM/PP）优点 满足使用要求前提下，改性产品档次很多3.2 家电用改性聚丙烯 表4 光泽型改性PP的性能 改性PP性能CALP3500GCALP3511G国内国内ABS密度（g/cm3）1.061.111.071.051.05熔体流动速率（g/10min）68652拉伸强度（MPa）34.535343544断裂伸长率（

7、%）3025505012弯曲强度（MPa）43.546464870弯曲弹性模量（MPa）21002600170022002400缺口冲击强度（KJ/m2）4.54.53.53.511洛氏硬度（R）9799-105热变形温度（）12713012012595成型尺寸收缩率（%）1.51.81.31.61.31.51.31.50.5光泽度（ASTMD 352）（%）-8887-表5 全自动滚筒洗衣机零部件用改性PP的性能 专用料性能PP-101PP-102密度（g/cm3）1.271.33熔体流动速率（g/10min）54.2拉伸强度（MPa）3940弯曲强度（MPa）45.647.2缺口冲击强度（

8、KJ/m2）23.7-洛氏硬度（R）6372耐高温畸型合格合格耐洗涤剂性合格合格洛阳石化总厂研究所改性PP： 缺口冲击强度80J/m 弯曲模量1700MPa 95老化100小时，拉伸强度保留93.8%营口洗衣机总厂（双翼风扇）改性PP：MFR 101g/10min 拉伸强度3234MPa 弯曲弹性模量 2.12.5GPa Izod冲击强度6070kJ/m2（23），2030kJ/m2（-20）3.3 塑木材料 热稳定性：竹稻糠、松木稻草、麦秸表6 几种木质纤维粉填充的PE塑木材料的性能样号木质纤维类型比重拉伸性能弯曲性能简支梁缺口冲击强度热变形温度拉伸强度断裂伸长率弯曲强度弯曲模量18-18g

9、/cm3MPa%MPaMPakJ/m2WPE-3001木粉1.15923.851.5136.172532.435.2164.69399.30WPE-3002稻糠1.15620.352.9334.672251.914.4644.056105.00WPE-3003竹粉1.11219.702.7633.361828.235.2044.943101.35WPE-3004稻草纤维1.16219.391.4134.621349.135.1374.577111.90WPE-3005麦秸纤维1.14520.761.6034.111312.524.6204.363113.95表7 GG专利技术增强PP和其它材料

10、的性能 材料性能GG NF30GG NF50GG NF70玻纤增强PP(TWINTEX)玻纤增强PC/ABS(PULST959)PC/ABS合金 (PLSEA35-105)纤维含量（%）30507020100密度（g/cm3）1.0001.0801.1741.2201.1801.120拉伸强度（MPa）415547615052断裂伸长率（%）5.02.90.72.54.080弯曲强度（MPa）6591971099982弯曲模量（MPa）300049007000342036502200无缺口冲击强度（KJ/m2）221914429J/cm2NB3.4 低烟无卤阻燃塑料 RoHS指令 豁免 产品指

11、标：十溴97.4% 九溴2.5% 八溴0.04%我国电子信息产品污染控制管理办法 EIP-A类 均匀材料中 多溴二苯醚（不包括十溴）0.1% EIP-B类 多溴二苯醚（不包括十溴）0.01%非卤阻燃体系Al(OH)3和Mg(OH)2 表8 中科院化学所“无公害高性能聚烯烃阻燃材料”的性能性 能单位标准要求检测结果国外产品密度g/cm3 2010.011.311.0断裂延伸率%150188150100老化10天保留率%9093.880氧指数%325037垂直燃烧试验UL-94V-0 V-0低温脆化温度（-25）失效数个15/300/30毒性指数3.02.225烟密度Dm无焰1.010112.81

12、0121.91014表9 大连热塑性低烟雾无卤阻燃电缆料项 目单位绝缘料护套料填充料工作温度9090密度g/cm31.461.481.68熔融指数190/5kgg/10min1.51.23拉伸强度MPa11.812.02.8断裂伸长率%230220400氧指数%353751热变形（806h）%2320低温性能（-40）通过通过老化性能（110168h）1强度变化率%1082伸长率变化率%-79燃烧性能：1HCI气体发生量mg/g1112PH值6.66.86.93烟中透光率%808l824烟密度Dm无焰10510395有焰3634305电导率s/mm1.41.21.16毒性指数1.31.21.1

13、电性能：120介电强度MV/m2825220体积电阻率m1.810141.21014390体积电阻率m2.110121.811012490绝缘电阻常数M km15001300表10 热塑性低烟无卤阻燃电缆料性能项 目国内1国内2密度（g/cm3）1.561.26熔体流动速率（g/10min）9.6拉伸强度（MPa）1.5911.0断裂伸长率（%）13846220体积电阻率（m）1.11012击穿强度（MV/m）29电导率（s/cm）4.6氧指数（%）4239垂直燃烧UL94 V-0烟密度Dm（有焰法）55HCL气体发生量3.7热老化100、240h拉伸强度（MPa）/变化率（%）15.4/-3

14、断裂伸长率（%）/变化率（%）130/-63.5 透明聚丙烯 透明性与PET、PVC、PS相媲美，热变形温度110以上。 聚丙烯的透明改性可以通过以下三种途径实现： 通过无机共聚得到具有优异透明性的树脂，如德国BASF公司生产的PP无规共聚物Novolen 3248TC，透明度达90%，雾度仅为10%，又如Solvay公司生产的PP无规共聚物Eltes PKL176，其制品要可具有玻璃般的光泽。 采用茂金属催化剂生产透明性优异的PP。 在普通PP成型加工时使用成核剂以提高制品的透明性。表11 普通PP和透明PP的性能性能名称普通聚丙烯透明聚丙烯雾度/%56.610.1光泽度/%99.6129.

15、2熔体流动速率/（g/10min）2.83.0结晶温度/118.92128.06维卡软化点/140.0156.9洛氏硬度/R95107拉伸强度/MPa35.028.9弯曲模量/GPa1.491.50弯曲强度/MPa38.839.8缺口冲击强度/（J/m）24.028.0表12 大庆透明PP TX30C的性能项 目设计值实测值MFR/g（10min）-1拉伸屈服强度/MPa雾度/%透光率/%等规度/%清洁度/个kg-181128.015.085.094.02010.336.09.390.497.82153.6 环境友好型塑料 3.6.1可环境消纳型塑料 “可环境消纳”指的是塑料在废弃后能适应“垃

16、圾的掩埋、堆肥和焚烧等综合治理方式，可在自然或人为的环境条件下，在尽量短的时间内充分地与环境同化”。福建师范大学化学与材料学院的发明专利“可降解可焚烧聚乙烯塑料”（ZL99111 037.）已于2004年5月获得专利授权，这种添加有经生物活性处理的无机粉体和光敏剂的塑料，既可降解又可在焚烧时减少尾气对环境的影响。使用聚合而成的粉状树脂加入适量的无机粉体材料和必要的助剂可以生产“可环境消纳塑料专用树脂”，这种专用料与普通塑料用的树脂价格相当，加工而成的制品使用性能可以达到相应的国家标准要求，制品成型加工设备、模具无须改动，生产原料单一、操作方便、工艺稳定，塑料制品在使用后进入自然环境或人工处置环

17、境后有利于环境消纳，最终回归自然，减轻“白色污染”的危害。 3.6.2全生物降解塑料 （1）天然高分子型生物降解塑料 主要是指淀粉为主要材料的各类生物降解材料，如加有甘油、尿素、分子量大于3000的聚乙二醇的高直链淀粉、天然淀粉可经混炼挤出造粒后制作软管、薄膜，用精细淀粉并添加水溶性聚乙烯醇制作发泡板材和一次性餐具等。淀粉经改性处理后也可添加在聚乙烯中，使其具有一定的可生物降解性。（2）合成生物降解聚合物 这类聚合物主要是指具有生物降解性的聚酯类聚合物，如二氧化碳与环氧化合物聚合而成的二氧化碳共聚物脂肪族聚碳酸酯（APC）、聚羟基丁酸酯（PHB）、聚乙内酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸

18、丁二醇酯（PBS）等，这些聚合物在国际上都已有商品问世，我国也建设了少则上千吨，多则几千吨的生产线，正在克服价格和性能方面的不足，大力开拓应用市场。表13列出几种全生物降解塑料和几种常用普通塑料的性能。 表13 典型全生物降解塑料和几种通用塑料的性能项目融点()HDT()软化点()玻璃化温度()密度(g/cm3)弯曲模量(MPa)拉伸模量(MPa)拉伸强度(MPa)断裂伸长率(%)缺口冲击强度(J/m)PLA1805558601.253700280070729PHB1806014141.2426002320261.420PHBV1511.2518008002816161PBS11497-321

19、.266703370060PBSA9469-451.2333019900PES100-111.3475055025500186PCL605655-601.1428023061730NB醋酸纤维素771111.2511002402762120PVA212741.25391213改性淀粉-541.1728017670PS/75981001.053400250050221LDPE1084996-1200.9242012800NBPP16411015350.91140011003250020PET260167781.38265057300594 改性塑料市场前景展望 汽车表14 几种汽车用塑料的种类和

20、数量 （kg/辆） 塑料车种PVCABSPPPEPUPOMPAFRP及其它合计红旗CA722021.313.516.84.19.70.162.420.088.2捷达1.614.525.56.87.40.62.02.460.8桑塔纳11.810.518.86.210.00.222.96.166.5富康24.04.030.09.012.01.05.06.591.5切诺基8.010.020.010.020.01.034.0103.0依维柯15.015.045.05.060.01.52.08.0151.5解放CA104617.32.212.03.88.51.54.349.8东风EQ1141G 15.0

21、4.610.92.57.50.41.517.459.8 表15 我国汽车（新车及社会保有）所需塑料的种类与数量 （万吨） 塑料汽车所需塑料种类及数量PPPEPUPVCABSPAPOMFRP其它合计产量2000年270万辆3.231.762.723.971.140.270.190.911.2415.83预测2010年600万辆7.734.106.368.144.540.690.312.662.8538.80保有量2000年2000万辆4.402.904.476.211.870.580.421.151.6423.64预测2010年5000万辆10.555.949.6613.675.781.390.943.523.9155.36注： 2010年预测量因出自2003年，故数量偏低； 保有期间所需塑料量按新车所需20%计算。电子电器表16 几种家用电器的产量 （万台）200