纤维专用高熔体流动速率聚丙烯的微观结构

2020-10-29安彦杰姜艳峰

合成树脂及塑料 2020年5期

安彦杰，姜艳峰，李瑞

（中国石油天然气股份有限公司大庆化工研究中心，黑龙江省大庆市 163714）

纤维专用高熔体流动速率（MFR）聚丙烯一般指MFR超过20.0 g/10 min的聚丙烯。由于用其生产的无纺布具有质轻、柔软、透气、易成型等优点，广泛用于包装、净水滤材、土工布、服装、医疗、卫生制品等领域［1-18］。2019年，国内纤维专用高MFR聚丙烯的需求量超过1 500 kt，其中，高档纤维专用聚丙烯的需求量达500 kt，主要用于卫生和医疗领域（如高档婴儿纸尿裤、手术衣等）。高档纤维专用聚丙烯不仅要求具有良好的纺丝性，同时要求气味、塑化剂含量均满足国家标准。目前，生产纤维专用聚丙烯的方法主要有两种，分别为氢调法和过氧化物降解法。与氢调法相比，采用过氧化物降解法生产的纤维专用聚丙烯具有相对分子质量分布窄，加工性能稳定等优点，成为生产纤维专用高MFR聚丙烯的主要发展方向。因此，国内外石化公司多采用过氧化物降解法生产纤维专用高MFR聚丙烯，如美国埃克森美孚石油公司的EXXON3155E3、上海赛科石油化工有限责任公司的S2024、中国石化上海石油化工有限公司的S920、中国石油天然气股份有限公司（简称中国石油）大连石化分公司的H39S-2、中国石油独山子石化分公司的S2040等。本工作对市场应用较好的3种纤维专用聚丙烯进行了性能对比分析，通过红外光谱仪、核磁共振质谱仪、凝胶渗透色谱仪等表征了其结构，明确了高档纤维专用聚丙烯的具体性能要求。

1 实验部分

1.1 主要原料

聚丙烯粒料：试样E1，进口；试样Y2，试样H3，国产。

1.2 主要仪器

DSCQ100型差示扫描量热仪，美国TA仪器公司；Bruker-AV-400型核磁共振质谱仪，Bruker ALPHA型红外光谱仪：德国Bruker公司；PL-GPC 220型高温凝胶渗透色谱仪，美国Agilent公司；Optima5300DV型电感耦合等离子发射光谱仪，美国PE公司。

1.3 测试与表征

差示扫描量热法（DSC）分析：N2保护下，将5 mg试样先以10 ℃/min从室温加热到200 ℃，并恒温5 min以消除热历史，再以20 ℃/min降至30℃，最后以20 ℃/min升至200 ℃。

核磁共振碳谱（13C-NMR）分析：将约80 mg试样加入到0.5 mL氘代邻二氯苯中于130 ℃制备聚合物溶液。在120 ℃条件下测试，以六甲基二硅醚作内标，脉冲角为90°，采样时间为0.8 s，扫描5 000次，脉冲延迟时间为5 s。

红外光谱分析：将试样在210 ℃条件下压成薄片（厚度为3 μm）用于测试，波数为600～4 000 cm-1，分辨率为2 cm-1。

凝胶渗透色谱（GPC）分析：使用三根PLgel 10 μm MIXED-B柱子，以1,2,4-三氯苯为流动相，测试温度为150 ℃，流量为1.0 mL/min，试样质量分数为0.3%。

弯曲性能按GB/T 9341—2008测试；简支梁缺口冲击强度按GB/T 1043—2008测试；屈服应力按GB/T 1040—2018测试。

2 结果与讨论

2.1 3种纤维专用聚丙烯的性能对比

从表1可以看出：由于纤维专用树脂要求具有良好的纺丝加工性能，所以3种聚丙烯的MFR均较高，达到35.0 g/10 min以上；灰分含量较低，均小于0.005%（w），而普通聚丙烯的灰分含量一般高达0.010%（w）以上，低灰分含量可以保证纤维专用树脂连续稳定加工。另外，3种聚丙烯的等规指数以及弯曲模量均较高，可以保证纤维制品具有良好的力学性能。