改性塑料的昨天、今天和明天XXXX改性塑料市場(chǎng)及應(yīng)用論

改性塑料的昨天、今天和明天

中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)改性塑料專業(yè)委員會(huì)地址：北京市阜成路11號(hào)（100037）電話：（010）68987175E-mail：2007改性塑料市場(chǎng)及應(yīng)用論壇1目錄1改性塑料的發(fā)展歷程及在塑料工業(yè)中的重要地位2塑料改性技術(shù)面臨的幾個(gè)共性問題2.1以新的視角引導(dǎo)改性塑料行業(yè)向前發(fā)展2.2納米塑料及其產(chǎn)業(yè)化問題2.3填充塑料的“增重”問題2.4改性塑料的成型加工尺寸收縮率問題2.5廢棄塑料再生利用時(shí)，不同類材料混合使用問題3和汽車、家電、醫(yī)用塑料有關(guān)的幾種改性塑料3.1汽車用改性聚丙烯3.2家電用改性聚丙烯3.3塑木材料3.4低煙無鹵阻燃塑料3.5透明聚丙烯3.6環(huán)境友好型塑料3.6.1可環(huán)境消納型塑料3.6.2全生物降解塑料4改性塑料市場(chǎng)前景展望21改性塑料的發(fā)展歷程及在塑料工業(yè)中的重要地位塑料改性基本概念歷程：專業(yè)化規(guī)模化功能化現(xiàn)狀：產(chǎn)品數(shù)百萬噸、企業(yè)數(shù)百家、從業(yè)數(shù)萬人重要性：1）降低成本2）提高性能3）循環(huán)經(jīng)濟(jì)節(jié)約石油資源再生環(huán)境友好4）吸引投資和關(guān)注，迎接更大發(fā)展32塑料改性技術(shù)面臨的幾個(gè)共性問題

2.1以新的視角引導(dǎo)改性塑料行業(yè)向前發(fā)展

國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的若干意見（2005年）中指出，“本世紀(jì)頭20年，我國(guó)將處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加速發(fā)展階段，面臨的資源和環(huán)境形勢(shì)十分嚴(yán)峻。必須……按照減量化、再利用、資源化的原則，采取各種有效措施，以盡可能少的資源消耗和盡可能小的環(huán)境代價(jià)，取得最大的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和最少的廢物排放，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益相統(tǒng)一，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)”。41）繼續(xù)抓好非石油類資源做為塑料原材料使用的研發(fā)與應(yīng)用；2）正確對(duì)待廢棄塑料再生利用過程中的一些負(fù)面影響問題，努力提高再生塑料的可利用性和技術(shù)含量；3）積極應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)，將技術(shù)創(chuàng)新做為銳利武器，以全新的產(chǎn)品開拓市場(chǎng)；52.2納米塑料及其產(chǎn)業(yè)化問題納米塑料的概念含4.2%蒙脫土的尼龍6拉伸強(qiáng)度↑50%模量↑100%沖擊強(qiáng)度不變熱變形溫度↑90℃

透明性增加吸水性下降傳統(tǒng)型填充改性——插層型復(fù)合——?jiǎng)冸x型復(fù)合炭黑納米碳酸鈣機(jī)械物理化學(xué)修飾62.3填充塑料的“增重”問題

問題的提出單向拉伸制品雙向拉伸制品思路72.4改性塑料的成型加工尺寸收縮率問題

表1用不同材料改性對(duì)PP成型加工尺寸收縮率的影響添加材料加入量（%）成型加工尺寸收縮率（%）POE301.2SBS301.05EPDM301.12LDPE301.3HDPE301.2CaCO3（800目）300.8Talc（1250目）300.85云母粉（325目）200.75玻璃纖維300.5482.5廢棄塑料再生利用時(shí)，不同類材料混合使用問題

除上面提到的一些問題外，改性塑料行業(yè)還面臨著很多理論上、學(xué)術(shù)上的、政策法規(guī)和實(shí)際生產(chǎn)中可能產(chǎn)生的許多問題，如礦物粉體材料的硬度大易磨損加工設(shè)備模具問題、在塑料中加入的添加劑或助劑導(dǎo)致衛(wèi)生性不合格的問題、填充塑料透明性下降問題，以及剛性粒子增韌、粉體材料表面處理及處理設(shè)備等。

93和汽車、家電、醫(yī)用塑料有關(guān)的幾種改性塑料

3.1汽車用改性聚丙烯

表23種汽車部件用改性PP專用料的配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）部件原輔材料儀表板保險(xiǎn)杠側(cè)門板聚丙烯（PP）（1300）54.7（J640）54.0（J7726）72.7聚烯烴熱塑性彈性體（POE）17.021.44.0滑石粉20.0-13.0碳酸鈣-14.6-馬來酸酐接枝PP6.06.87.0降解劑2.02.93.0抗氧劑10100.10.10.1抗氧劑1680.20.20.210表33種汽車部件用改性PP專用料的性能部件原輔材料儀表板保險(xiǎn)杠側(cè)門板熔體流動(dòng)速率（g/10min）111619拉伸強(qiáng)度（MPa）232128斷裂伸長(zhǎng)率（%）85520120彎曲強(qiáng)度（MPa）472342彎曲彈性模量（MPa）241013202200缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）224214成型加工尺寸收縮率（%）1.141.040.9811①滑石粉（剛性）和碳酸鈣（韌性）②POE優(yōu)于EPDM③TPE（EPDM/PP）優(yōu)點(diǎn)④滿足使用要求前提下，改性產(chǎn)品檔次很多123.2家電用改性聚丙烯

表4光澤型改性PP的性能改性PP性能CALP3500GCALP3511G國(guó)內(nèi)Ⅰ國(guó)內(nèi)ⅡABS密度（g/cm3）1.061.111.071.051.05熔體流動(dòng)速率（g/10min）68652拉伸強(qiáng)度（MPa）34.535343544斷裂伸長(zhǎng)率（%）3025505012彎曲強(qiáng)度（MPa）43.546464870彎曲彈性模量（MPa）21002600170022002400缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）4.54.53.53.511洛氏硬度（R）9799--105熱變形溫度（℃）12713012012595成型尺寸收縮率（%）1.5~1.81.3~1.61.3~1.51.3~1.50.5光澤度（ASTMD352）（%）--8887-13表5全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)零部件用改性PP的性能專用料性能PP-101PP-102密度（g/cm3）1.271.33熔體流動(dòng)速率（g/10min）54.2拉伸強(qiáng)度（MPa）3940彎曲強(qiáng)度（MPa）45.647.2缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）23.7-洛氏硬度（R）6372耐高溫畸型合格合格耐洗滌劑性合格合格14洛陽(yáng)石化總廠研究所改性PP：①缺口沖擊強(qiáng)度80J/m彎曲模量1700MPa②95℃老化100小時(shí)，拉伸強(qiáng)度保留93.8%營(yíng)口洗衣機(jī)總廠（雙翼風(fēng)扇）改性PP：MFR10±1g/10min拉伸強(qiáng)度32~34MPa彎曲彈性模量2.1~2.5GPaIzod沖擊強(qiáng)度60~70kJ/m2（23℃），20~30kJ/m2（-20℃）153.3塑木材料

熱穩(wěn)定性：竹>稻糠、松木>稻草、麥秸表6幾種木質(zhì)纖維粉填充的PE塑木材料的性能樣號(hào)木質(zhì)纖維類型比重拉伸性能彎曲性能簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度熱變形溫度拉伸強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)率彎曲強(qiáng)度彎曲模量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稻草纖維1.16219.391.4134.621349.135.1374.577111.90WPE-3005麥秸纖維1.14520.761.6034.111312.524.6204.363113.9516表7GG專利技術(shù)增強(qiáng)PP和其它材料的性能材料性能GGNF30GGNF50GGNF70玻纖增強(qiáng)PP(TWINTEX?)玻纖增強(qiáng)PC/ABS(PULST959)PC/ABS合金(PLSEA35-105)纖維含量（%）30507020100密度（g/cm3）1.0001.0801.1741.2201.1801.120拉伸強(qiáng)度（MPa）415547615052斷裂伸長(zhǎng)率（%）5.02.90.72.54.080彎曲強(qiáng)度（MPa）6591971099982彎曲模量（MPa）300049007000342036502200無缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）221914429J/cm2NB173.4低煙無鹵阻燃塑料

RoHS指令豁免

產(chǎn)品指標(biāo)：十溴97.4%九溴<2.5%八溴<0.04%我國(guó)《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》

EIP-A類均勻材料中多溴二苯醚（不包括十溴）≤0.1%EIP-B類多溴二苯醚（不包括十溴）≤0.01%非鹵阻燃體系A(chǔ)l(OH)3和Mg(OH)2

18表8中科院化學(xué)所“無公害高性能聚烯烴阻燃材料”的性能19表9大連熱塑性低煙霧無鹵阻燃電纜料20表10熱塑性低煙無鹵阻燃電纜料性能項(xiàng)目國(guó)內(nèi)1國(guó)內(nèi)2密度（g/cm3）1.561.26熔體流動(dòng)速率（g/10min）—9.6拉伸強(qiáng)度（MPa）1.5911.0斷裂伸長(zhǎng)率（%）13846220℃體積電阻率（Ω?m）1.1×1012—擊穿強(qiáng)度（MV/m）29—電導(dǎo)率（μs/cm）4.6—氧指數(shù)（%）4239垂直燃燒—UL94V-0煙密度Dm（有焰法）55—HCL氣體發(fā)生量3.7—熱老化100℃、240h拉伸強(qiáng)度（MPa）/變化率（%）15.4/-3—斷裂伸長(zhǎng)率（%）/變化率（%）130/-6213.5透明聚丙烯透明性與PET、PVC、PS相媲美，熱變形溫度110℃以上。聚丙烯的透明改性可以通過以下三種途徑實(shí)現(xiàn)：

①通過無機(jī)共聚得到具有優(yōu)異透明性的樹脂，如德國(guó)BASF公司生產(chǎn)的PP無規(guī)共聚物Novolen3248TC，透明度達(dá)90%，霧度僅為10%，又如Solvay公司生產(chǎn)的PP無規(guī)共聚物EltesPKL176，其制品要可具有玻璃般的光澤。②采用茂金屬催化劑生產(chǎn)透明性優(yōu)異的PP。③在普通PP成型加工時(shí)使用成核劑以提高制品的透明性。22表11普通PP和透明PP的性能性能名稱普通聚丙烯透明聚丙烯霧度/%56.610.1光澤度/%99.6129.2熔體流動(dòng)速率/（g/10min）2.83.0結(jié)晶溫度/℃118.92128.06維卡軟化點(diǎn)/℃140.0156.9洛氏硬度/R95107拉伸強(qiáng)度/MPa35.028.9彎曲模量/GPa1.491.50彎曲強(qiáng)度/MPa38.839.8缺口沖擊強(qiáng)度/（J/m）24.028.023表12大慶透明PPTX30C的性能項(xiàng)目設(shè)計(jì)值實(shí)測(cè)值MFR/g·（10min）-1拉伸屈服強(qiáng)度/MPa霧度/%透光率/%等規(guī)度/%清潔度/個(gè)·kg-18~11≥28.0≤15.0≥85.0≥94.0≤2010.336.09.390.497.8215243.6環(huán)境友好型塑料3.6.1可環(huán)境消納型塑料

“可環(huán)境消納”指的是塑料在廢棄后能適應(yīng)“垃圾的掩埋、堆肥和焚燒等綜合治理方式，可在自然或人為的環(huán)境條件下，在盡量短的時(shí)間內(nèi)充分地與環(huán)境同化”。福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院的發(fā)明專利“可降解可焚燒聚乙烯塑料”（ZL99111037.）已于2004年5月獲得專利授權(quán)，這種添加有經(jīng)生物活性處理的無機(jī)粉體和光敏劑的塑料，既可降解又可在焚燒時(shí)減少尾氣對(duì)環(huán)境的影響。使用聚合而成的粉狀樹脂加入適量的無機(jī)粉體材料和必要的助劑可以生產(chǎn)“可環(huán)境消納塑料專用樹脂”，這種專用料與普通塑料用的樹脂價(jià)格相當(dāng)，加工而成的制品使用性能可以達(dá)到相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，制品成型加工設(shè)備、模具無須改動(dòng)，生產(chǎn)原料單一、操作方便、工藝穩(wěn)定，塑料制品在使用后進(jìn)入自然環(huán)境或人工處置環(huán)境后有利于環(huán)境消納，最終回歸自然，減輕“白色污染”的危害。

253.6.2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為主要材料的各類生物降解材料，如加有甘油、尿素、分子量大于3000的聚乙二醇的高直鏈淀粉、天然淀粉可經(jīng)混煉擠出造粒后制作軟管、薄膜，用精細(xì)淀粉并添加水溶性聚乙烯醇制作發(fā)泡板材和一次性餐具等。淀粉經(jīng)改性處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這類聚合物主要是指具有生物降解性的聚酯類聚合物，如二氧化碳與環(huán)氧化合物聚合而成的二氧化碳共聚物脂肪族聚碳酸酯（APC）、聚羥基丁酸酯（PHB）、聚乙內(nèi)酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等，這些聚合物在國(guó)際上都已有商品問世，我國(guó)也建設(shè)了少則上千噸，多則幾千噸的生產(chǎn)線，正在克服價(jià)格和性能方面的不足，大力開拓應(yīng)用市場(chǎng)。表13列出幾種全生物降解塑料和幾種常用普通塑料的性能。26表13典型全生物降解塑料和幾種通用塑料的性能項(xiàng)目融點(diǎn)(℃)HDT(℃)軟化點(diǎn)(℃)玻璃化溫度(℃)密度(g/cm3)彎曲模量(MPa)拉伸模量(MPa)拉伸強(qiáng)度(MPa)斷裂伸長(zhǎng)率(%)缺口沖擊強(qiáng)度(J/m)PLA1805558601.253700280070729PHB1806014141.2426002320261.420PHBV151———1.2518008002816161PBS11497—-321.26670—3370060PBSA9469—-451.23330—19900—PES100——-111.3475055025500186PCL605655-601.1428023061730NB醋酸纖維素—77111—1.2511002402762120PVA212——741.25—391213改性淀粉———-541.17—28017670—PS—/75981001.053400250050221LDPE1084996-1200.92—42012800NBPP16411015350.91140011003250020PET26016778—1.38—26505730059274改性塑料市場(chǎng)前景展望

汽車表14幾種汽車用塑料的種類和數(shù)量（kg/輛）塑料車種PVCABSPPPEPUPOMPAFRP及其它合計(jì)紅旗CA722021.313.516.84.19.70.162.420.088.2捷達(dá)1.614.525.56.87.40.62.02.460.8桑塔納11.810.518.86.210.00.222.96.166.5富康24.04.030.09.012.01.05.06.591.5切諾基8.010.020.010.020.01.0—34.0103.0依維柯15.015.045.05.060.01.52.08.0151.5解放CA104617.32.212.03.88.51.5—4.349.8東風(fēng)EQ1141G15.04.610.92.57.50.41.517.459.828表15我國(guó)汽車（新車及社會(huì)保有）所需塑料的種類與數(shù)量（萬噸）塑料汽車所需塑料種類及數(shù)量PPPEPUPVCABSPAPOMFRP其它合計(jì)產(chǎn)量2000