改性塑料的昨天、今天和明天(XXXX改性塑料市场及应用论

改性塑料的昨天、今天和明天刘英俊中国塑料加工工业协会改性塑料专业委员会地址：北京市阜成路11号（100037）电话：[phone]E-mail：[e-mail]2007改性塑料市场及应用论坛目录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，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23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33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（MPa）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（%）1.141.040.98①滑石粉（刚性）和碳酸钙（韧性）②POE优于EPDM③TPE（EPDM/PP）优点④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Ⅰ国内ⅡABS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（%）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（%）1.5~1.81.3~1.61.3~1.51.3~1.50.5光泽度（ASTMD352）（%）--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（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：①缺口冲击强度80J/m弯曲模量1700MPa②95℃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：MFR10±1g/10min拉伸强度32~34MPa弯曲弹性模量2.1~2.5GPaIzod冲击强度60~70kJ/m2（23℃），20~30kJ/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℃-18℃g/cm3MPa%MPaMPakJ/m2℃WPE-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7GG专利技术增强PP和其它材料的性能材料性能GGNF30GGNF50GGNF70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/cm320℃1.601.521.40断裂拉伸强度MPa10.011.311.0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-0V-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1503015020℃体积阻燃率Ω•cm1.0×10112.8×10121.9×1014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（80℃×6h）%2320低温性能（-40℃）通过通过老化性能（110℃×168h）1．强度变化率%1082．伸长率变化率%-79燃烧性能：1．HCI气体发生量mg/g1112．PH值6.66.86.93．烟中透光率%808l824．烟密度Dm无焰10510395有焰3634305．电导率μs/mm1.41.21.16．毒性指数1.31.21.1电性能：120℃介电强度MV/m2825220℃体积电阻率Ω•m1.8×10141.2×1014390℃体积电阻率Ω•m2.1×10121.81×1012490℃绝缘电阻常数MΩ•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（Ω•m）1.1×1012—击穿强度（MV/m）29—电导率（μs/cm）4.6—氧指数（%）4239垂直燃烧—UL94V-0烟密度Dm（有焰法）55—HCL气体发生量3.7—热老化100℃、240h拉伸强度（MPa）/变化率（%）15.4/-3—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：①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Novolen3248TC，透明度达90%，雾度仅为10%，又如Solvay公司生产的PP无规共聚物EltesPKL176，其制品要可具有玻璃般的光泽。②采用茂金属催化剂生产透明性优异的PP。③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/%99.6129.2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PPTX30C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-18~11≥28.0≤15.0≥85.0≥94.0≤2010.336.09.390.497.82153.6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”（ZL99111037.）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