煤基均聚聚丙烯1102K与同类产品热性能及流变性能对比

方 伟，秦雪丽，宋程鹏，田广华

（1.神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心，宁夏回族自治区银川市 750411；2.神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司聚甲醛厂，宁夏回族自治区银川市 750411）

煤基均聚聚丙烯1102K与同类产品热性能及流变性能对比

方 伟1，秦雪丽2，宋程鹏1，田广华1

（1.神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心，宁夏回族自治区银川市 750411；2.神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司聚甲醛厂，宁夏回族自治区银川市 750411）

研究了煤基均聚聚丙烯1102K和市场同类产品T30S，F401的熔融温度、结晶温度、氧化诱导期、热分解温度、毛细管流变性能及螺旋流动长度。结果表明：1102K的氧化诱导期为14.8 min，热分解温度为426 ℃，两项均高于T30S，F401，说明1102K的耐热性能最好；相同测试条件下，1102K的毛细管剪切黏度高于T30S和F401，而螺旋流动长度低于T30S和F401，说明1102K的流变性能比T30S和F401稍差。

均聚聚丙烯 拉丝专用树脂 热性能 流变性能

拉丝专用均聚聚丙烯（PP）树脂应用广泛，可用于生产编织袋、纺丝、热成型制品等[1]。虽然国内PP生产企业采用不同的生产工艺，如Basell公司的Speripol环管工艺和中国石油化工股份有限公司的国产环管工艺、Dow化学公司的Unipol气相流化床工艺、BP公司的Innovene卧式气相搅拌釜工艺以及NTH公司的Novolen立式气相搅拌釜工艺、三井油化公司的Hypol工艺[2]，但是大多数生产企业仍将拉丝专用均聚PP作为装置生产的一个重要牌号，这反映出国内市场对拉丝专用均聚PP的需求非常大。

生产工艺不同和丙烯原料的差异造成市场上拉丝专用均聚PP牌号众多，导致产品的加工应用性能有所差异。本研究选择神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司生产的煤基拉丝专用均聚PP 1102K和市场上具有代表性的拉丝专用均聚PP T30S，F401作为研究对象，采用差示扫描量热仪、热重分析仪、负荷变形温度测试仪、毛细管流变仪等研究了其热性能和流变性能，为下游用户了解这3个牌号的加工性能提供参考。

1 实验部分

1.1 原料

1102K，神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司生产；T30S，F401，市售。

1.2 仪器与设备

BMF-001型熔体流动速率仪，德国Zwick/ Roll公司生产；DSC200F3型差示扫描量热仪，TG209F3型热重分析仪，德国Netzsch公司生产；ZWK1000型负荷变形温度测试仪，美特斯工业系统（中国）有限公司生产；RG20型毛细管流变仪，德国Gettfert公司生产；BT80-Ⅱ型注塑机，广东博创机械有限公司生产。

1.3 测试方法

按GB/T 3682—2000测试熔体流动速率；按GB/T 19466.3—2004测试熔点（tm）、结晶温度（tc）；热分解温度测试：温度为40～600 ℃，升温速率为20 ℃/min；按GB/T 1634.2—2004测试负荷变形温度；毛细管流变：测试条件为200 ℃，考察剪切黏度（η）随着剪切速率（γ）的变化情况；螺旋流动长度：利用注塑机在注塑压力为8 MPa条件下，将试样注入具有螺旋型空腔的模具中，考察试样在模具中的流动长度。

2 结果与讨论

2.1 熔体流动速率

在负荷2.16 kg，230 ℃的条件下，1102K，T30S，F401的熔体流动速率分别为3.3，3.7，4.3 g/10 min。该结果粗略地反映了3个试样的η由小到大依次为F401，T30S，1102K。因此，在进行加工时，F401有较好的流动性，用1102K制备的制品在强度方面优于用T30S和F401制备的。

2.2 tm和tc

由表1可知：3个试样的tm相近、熔融焓（ΔHm）差别不大；在加工这3个试样时，加热的筒体温度可以采用相同的参数设置，并可在相同的实际温度条件下对这3个试样进行熔融塑化。根据100%结晶PP的ΔHm为209.0 J/g[3]，通过计算可知1102K，T30S，F401的结晶度（Xc）差别不大。由表1还可知：1102K的tc最高，T30S次之，F401最低。tc与PP分子的链结构（如相对分子质量、等规指数等）有关，通常随相对分子质量降低，熔体中缠结点有所减少，分子链段的运动速率加快，结晶速率将加快[4]。

表1 1102K，T30S，F401的结晶和熔融参数Tab.1 Crystallization and melting parameters of 1102K，T30S and F401

2.3 氧化诱导期

由图1可知：1102K的氧化诱导期最长，F401次之，T30S最短。氧化诱导期的长短反映材料在热氧状态下稳定性能的好坏。因此，在进行热加工成型过程中，1102K具有较宽的加工时间范围。这可能是由于3个试样的生产工艺不同，生产过程中添加的抗氧剂类型和含量有所差异造成的。

图1 1102K，T30S，F401的氧化诱导期Fig.1 Oxidation induction time of 1102K，T30S and F401

2.4 热分解温度

由图2可知：3个试样的热分解行为基本相似，都是从400 ℃开始分解。T30S和F401的最大热分解速率对应的分解温度相近，而1102K的最大热分解速率对应的热分解温度稍高于T30S，F401。这表明1102K的耐热稳定性能略好于T30S，F401。

图2 1102K，T30S，F401的质量损失曲线Fig.2 Mass loss curves of 1102K，T30S and F401

2.5 负荷变形温度

1102K，T30S，F401的负荷变形温度分别为93，88，81 ℃。3个试样的负荷变形温度存在差异，1102K的负荷变形温度最高，T30S次之，F401最低。造成这种结果的原因可能是由于1102K的相对分子质量略高于其他两个试样。

2.6 毛细管流变

由图3可知：3个试样的η随γ的增加都呈下降趋势。当γ小于215 s-1时，3个试样的η差别不大；当γ大于215 s-1，在相同γ条件下，1102K的η大于其他两个试样，F401的η最低。这与熔体流动速率测试结果相符，间接说明1102K的相对分子质量大于T30S，F401。因此，1102K在加工流动性能方面弱于T30S，F401。

图3 1102K，T30S，F401的毛细管流变曲线Fig.3 Capillary rheological curves of 1102K，T30S and F401

2.7 螺旋流动长度

螺旋流动长度是在聚合物实际加工条件下测量的，与加工条件关系密切，所以进行PP螺旋流动长度实验对确定成型加工条件十分有效[5]。由图4可知：在相同的注塑压力条件下进行螺旋流动长度实验，随着注塑温度的升高，3个试样的螺旋流动长度呈增加趋势；但在相同实验温度条件下，F401的螺旋流动长度最大，T30S次之，1102K最低。这说明在使用1102K进行加工成型时，所需的压力和加工温度稍高于F401，与T30S的压力和加工温度相近。

图4 1102K，T30S，F401的螺旋流动长度Fig.4 Spiral flow length of 1102K，T30S and F401

3 结论

a）PP 1102K与T30S，F401的tm，tc相差不大，说明三者在加工过程中的熔融塑化能力和结晶固化能力相近，在制品加工过程中可以使用相近的加工温度。

b）PP 1102K的氧化诱导期、热分解温度优于T30S，F401。1102K的负荷变形温度高于T30S，F401。

c）在相同实验条件下，1102K的η高于T30S，F401；螺旋流动长度低于T30S，F401。

[1] 逄锦屹，张岩，曹胜光，等.聚丙烯拉丝树脂的生产与应用[J].合成树脂及塑料，2010，27（6）：38-41.

[2] 沙裕.聚丙烯工艺技术进展[J].化学工业与工程，2010，27（5）：465-470.

[3] 杨柳，张宝强.β晶型成核剂对均聚聚丙烯结晶及性能的影响[J].塑料助剂，2006 （6）：11-15.

[4] 刘杰胜，刘赞，李兰杰，等.聚丙烯结晶细化及其研究进展[J].现代塑料加工应用，2005，17（2）：61-64.

[5] 王道宏，蒋炳炎，申瑞霞，等.注塑成型螺旋模具中熔体流动比[J].中南大学学报：自然科学版，2008，39（6）：1251-1256.

Comparison of thermal properties and rheological properties of coal-based homo-polypropylene 1102K and its counterparts based on oil

Fang Wei1，Qin Xueli2，Song Chengpeng1，Tian Guanghua1
（ 1. the Research & Development Center of the Coal Chemical Industry Company of SNCG，Yinchuan 750411，China；2.the Polyoxymethylene Factory of the Coal Chemical Industry Company of SNCG，Yinchuan 750411，China）

The authors studied the melting temperature，crystallization temperature，oxidation induction time，thermal decomposition temperature，capillary rheological properties and spiral flow length of homopolypropylene 1102K and its counterparts T30S and F401 in the market. The results show that 1102K has oxidation induction time of 14.8 min and thermal decomposition temperature of 426 ℃，which are higher than those of T30S and F401，indicating that the thermal properties of 1102K are superior to those of T30S and F401. The capillary shear viscosity of 1102K is higher than those of T30S and F401，the spiral flow length of 1102K is shorter than those of T30S and F401 in the same experimental conditions，indicating that the rheological properties of 1102K are slightly worse than those of T30S and F401.

homo-polypropylene； fiber drawing grade； thermal property； rheological property

TQ 325.1+4

B

1002-1396（2015）04-0061-03

2015-01-27；

2015-04-26。

方伟，男，1978年生，硕士，高级工程师，2005年毕业于大庆石油学院化学工艺专业。联系电话：（0951）6963754；E-mail：wwfang_001@163.com。