环境友好材料开发及应用环境友好材料开发及应用专题专题高耐热高韧性聚丙烯高耐热高韧性聚丙烯 环境友好专用树脂研发环境友好专用树脂研发2002006 6 年年 11 11 月月 21 21 日日专专 题题 概概 述述 高耐热高韧性聚丙烯环境友好专用树脂研发高耐热高韧性聚丙烯环境友好专用树脂研发 专题系以福建省炼油化工有限公司中间产品专题系以福建省炼油化工有限公司中间产品PPPP为主为主 料料, , 以以自主研发的芳纶纤维阴离子聚合尼龙自主研发的芳纶纤维阴离子聚合尼龙6 6 、丙烯、丙烯 酸丁酯（酸丁酯（BABA）原位聚合蒙脱土）原位聚合蒙脱土( MMT )( MMT )、稀土类、稀土类 晶晶 型成核剂为改性剂型成核剂为改性剂, PP, PP接枝马来酸酐（接枝马来酸酐（PP-g-MAHPP-g-MAH） 作增容剂作增容剂, , 采用原位插层聚合、阴离子聚合、熔融接采用原位插层聚合、阴离子聚合、熔融接 枝、插层、增强和增韧多技术集成枝、插层、增强和增韧多技术集成, , 经经 捏合、挤出等捏合、挤出等工艺研发而成。工艺研发而成。专专 题题 概概 述述 本环境友好专用树脂具有优异的耐热性、韧性本环境友好专用树脂具有优异的耐热性、韧性和刚性等特点。和刚性等特点。 可替代可替代PPOPPO、PPSPPS和和PCPC等进口工程塑料等进口工程塑料, , 广泛广泛用于家电、汽车、机械和医疗器械等领域，符合用于家电、汽车、机械和医疗器械等领域，符合 ROHSROHS标准的要求。标准的要求。 经济、社会和环保效益显著，是一种新型高性经济、社会和环保效益显著，是一种新型高性能环境友好树脂，填补国内空白。能环境友好树脂，填补国内空白。 丰富我省石化企业聚丙烯树脂专用产品种类丰富我省石化企业聚丙烯树脂专用产品种类“ “十一五十一五” ”期间，中国两大聚烯烃巨头（中石期间，中国两大聚烯烃巨头（中石化、中石油）将把提高合成技术及产品专用化、化、中石油）将把提高合成技术及产品专用化、功能化作为聚烯烃树脂重点发展目标功能化作为聚烯烃树脂重点发展目标, , 专题与我省经济与社会发展的符合性专题与我省经济与社会发展的符合性省炼化公司针对目前我国通用省炼化公司针对目前我国通用PPPP饱和现状饱和现状，正调整生产思路，寻找适销对路、高质量，正调整生产思路，寻找适销对路、高质量、高附加值专用料作为主导产品。、高附加值专用料作为主导产品。专题与我省经济与社会发展的符合性专题与我省经济与社会发展的符合性高耐热芳纶纤维增强高耐热芳纶纤维增强, , 提高聚丙烯耐热性、提高聚丙烯耐热性、刚性和韧性刚性和韧性 芳纶芳纶14141414具有强度高、模量高、耐热性高具有强度高、模量高、耐热性高。阴离子聚合尼龙。阴离子聚合尼龙6 6的方法，实现芳纶、尼龙的方法，实现芳纶、尼龙6 6与与PPPP复合材料良好的界面粘合，使复合材料良好的界面粘合，使PPPP的耐热的耐热性和韧性大幅提高。性和韧性大幅提高。专题与我省经济与社会发展的符合性专题与我省经济与社会发展的符合性充分利用我省丰富资源充分利用我省丰富资源, , 带动山区经济发展带动山区经济发展稀土类稀土类 晶型成核剂和改性蒙脱土的晶型成核剂和改性蒙脱土的 研发研发应用，提高稀土和蒙脱土的附加值，顺应环保应用，提高稀土和蒙脱土的附加值，顺应环保要求，带动山区的经济发展，应用前景光明。要求，带动山区的经济发展，应用前景光明。 专题与我省经济与社会发展的符合性专题与我省经济与社会发展的符合性国内外同类研究现状和发展趋势国内外同类研究现状和发展趋势国外：国外：美国埃克森美孚、美国陶氏化学、北美国埃克森美孚、美国陶氏化学、北欧化工和日本三井化学等公司研发欧化工和日本三井化学等公司研发PPPP专用料。专用料。国内：国内：九江石化与华东理工大学合作开发的九江石化与华东理工大学合作开发的耐热耐热PPPP专用料、扬子石化研究院和苏州晓山工程专用料、扬子石化研究院和苏州晓山工程塑料公司塑料改性厂、中科院长春应化所，产量塑料公司塑料改性厂、中科院长春应化所，产量 不足不足1 1万吨，远远满足不了市场需求。万吨，远远满足不了市场需求。 近年来，国内对高耐热高韧性近年来，国内对高耐热高韧性PPPP专用料需专用料需求日益增长。据中国工程塑料协会预测，求日益增长。据中国工程塑料协会预测，20062006年我国工程塑料需求增长率为年我国工程塑料需求增长率为15%15%，20102010年约年约为为10%10%，需求量将从，需求量将从20002000年的年的4444万吨增长到万吨增长到20102010年的年的140140万吨。目前我国工程塑料的自给率万吨。目前我国工程塑料的自给率不足不足16%16%，主要依赖进口。，主要依赖进口。 国内外同类研究现状和发展趋势国内外同类研究现状和发展趋势国内外同类研究现状和发展趋势国内外同类研究现状和发展趋势本项目运用原位插层聚合、阴离子聚合、熔本项目运用原位插层聚合、阴离子聚合、熔融接枝、插层、增强和增韧等多种技术集成，研融接枝、插层、增强和增韧等多种技术集成，研发该专用树脂，有机地结合了增强料与基体树脂发该专用树脂，有机地结合了增强料与基体树脂的优异性能，呈现出高耐热、高模量和高韧性等的优异性能，呈现出高耐热、高模量和高韧性等特征。可替代特征。可替代PPOPPO、PPSPPS、PCPC等进口工程塑料，等进口工程塑料，价格只它们的价格只它们的1/21/2，性价比高，迄今国内未见报道，性价比高，迄今国内未见报道。专题目标和预期成果专题目标和预期成果主要主要技术指标技术指标： 测试项目测试项目 本专用树脂本专用树脂 苏州晓山工程塑料有限公司苏州晓山工程塑料有限公司扬子石化研究院高耐热树脂扬子石化研究院高耐热树脂 拉伸屈服强度拉伸屈服强度/ /MPaMPa： 35 35 35353737悬臂梁冲击强度悬臂梁冲击强度/ / J Jmm ： 30 30 22222525 弯曲模量弯曲模量/ /GPaGPa ： 1.8 1.8 1.81.81.91.9 热变形温度热变形温度/ / : 145 : 145 120120125125 ROHS ROHS标准标准 符合符合 符合符合专题目标和预期成果专题目标和预期成果芳纶芳纶14141414阴离子聚合尼龙阴离子聚合尼龙6 6主要技术指标：主要技术指标：色泽：色泽：白色或微黄色白色或微黄色长度：长度： 5 56 6mmmm分解温度：分解温度： 550 550表面表面N/CN/C和和O/CO/C均提高均提高专题目标和预期成果专题目标和预期成果稀土类稀土类晶型成核剂主要技术指标：晶型成核剂主要技术指标：密度：密度：0.90.91.2 1.2 g/cmg/cm3 3稀土总量：稀土总量：8080%晶核粒度：晶核粒度：15001500目目分散性：分散性：好好专题目标和预期成果专题目标和预期成果 BABA原位插层聚合原位插层聚合MMTMMT主要技术指标：主要技术指标：组成：组成：蒙脱土有机衍生物蒙脱土有机衍生物外观：外观：白色粉末白色粉末蒙脱土含量：蒙脱土含量：95959898粒度（粒度（200200目筛）：目筛）： 99% 99%水份：水份： 3% 3%密度：密度：0.20.20.3 0.3 g/cmg/cm3 3专题目标和预期成果专题目标和预期成果 专利：专利：芳纶芳纶14141414阴离子聚合尼龙阴离子聚合尼龙6 6：1 1项；项； 晶型成核剂研晶型成核剂研 发：发：1 1项；高耐热高韧性项；高耐热高韧性PPPP环境友好专用树脂研发：环境友好专用树脂研发：1 1 项项 论文：论文：SCISCI、EIEI收录论文收录论文6 69 9篇篇 培养研究生：培养研究生：博士博士3 35 5人；硕士人；硕士10101515人人 鉴定：鉴定：高耐热高韧性高耐热高韧性PPPP环境友好专用树脂通过省级鉴定环境友好专用树脂通过省级鉴定研研 究究 内内 容容芳纶芳纶14141414阴离子聚合阴离子聚合PA6PA6借助借助MCMC尼龙尼龙6 6聚合原理，探索表面聚合聚合原理，探索表面聚合PA6PA6的的方法、条件及规律。率先提出一简单有效的方法方法、条件及规律。率先提出一简单有效的方法，采用，采用PLPL与芳纶与芳纶SOSO2 2ClCl反应，得到稳定化的芳反应，得到稳定化的芳纶纶-SO-SO2 2-PL-PL，它们又是，它们又是PLPL阴离子聚合的催化剂，阴离子聚合的催化剂，借此可获得界面良好的芳纶纤维和借此可获得界面良好的芳纶纤维和PA6PA6复合体系复合体系。制制 备备 原原 理理研研 究究 内内 容容芳纶芳纶14141414阴离子聚合阴离子聚合PA6PA6芳纶芳纶1414/PA6/PP-g-MAH1414/PA6/PP-g-MAH熔融共混时熔融共混时, , 因因PP-g-PP-g-MAHMAH的酸酐基团可与尼龙分子链中胺基形成氢键或的酸酐基团可与尼龙分子链中胺基形成氢键或酰胺键反应生成芳纶酰胺键反应生成芳纶1414-PA6-MAH-g-PP1414-PA6-MAH-g-PP共聚物共聚物研研 究究 内内 容容制备增容剂制备增容剂PP-g-MAHPP-g-MAH绿色合成稀土类绿色合成稀土类 晶型成核剂晶型成核剂BABA原位插层聚合蒙脱土（原位插层聚合蒙脱土（MMTMMT）PP/MMT复合材料形成机理+高聚物熔体蒙脱土原矿有机蒙脱土有机化0.96nm2.2nm高聚物插层高聚物/纳米层状硅酸盐复合材料1.25nm+蒙脱石片层结构层间可交换阳离子有机阳离子高聚物熔体 高聚物+研研 究究 内内 容容高耐热高韧性高耐热高韧性PPPP环境友好专用树脂的研发环境友好专用树脂的研发 研究各组分配比对本专用树脂综合性能的影响研究各组分配比对本专用树脂综合性能的影响，确定最佳配方组成。，确定最佳配方组成。加工工艺参数加工工艺参数探索中试工艺参数探索中试工艺参数, , 确定中试工艺确定中试工艺, , 进行中试实验进行中试实验批量试生产，优化生产工艺、推广应用批量试生产，优化生产工艺、推广应用 技技 术术 路路 线线芳纶芳纶14141414阴离子聚合尼龙阴离子聚合尼龙6 6的工艺流程的工艺流程 技技 术术 路路 线线稀土类稀土类晶型成核剂绿色合成的工艺流程晶型成核剂绿色合成的工艺流程 技技 术术 路路 线线BABA原位插层聚合蒙脱土的工艺流程原位插