聚丙烯等规指数是什么意思(手把手教你等规度测定步骤)

聚丙烯树脂的质量指标项目很多,比较重要且一般能检测和实用的质量指标项目主要有等规度、熔融指数、分子量、灰分含量、氯含量、钛含量、挥发分含量、密度、表观密度、拉伸屈服强度、拉伸断裂强度、断裂伸长度、冲击强度(缺口冲击强度和无缺口冲击强度)、热变形温度、维卡软化点温度、脆化温度、硬度、电性能(如电阻系数、击穿电压强度、介质损耗角正切值),对于纺制高强度丙纶丝及无纺布用的纤维级聚丙烯树脂还有凝胶粒子(或“鱼眼”)含量指标和分子量分布指数等。下面就聚丙烯一些重要的质量指标的概念和意义进行简要介绍。

等规度

聚丙烯是长链高分子聚合物,它包含有三种不同主体结构,即等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯。聚丙烯等规度就是等规聚丙烯在整个聚合物中含量,用质量百分数表示,等规度也称等规指数。

等规度影响聚丙烯的结晶度,等规度越高,结晶度也越高。结晶度对聚丙烯的许多性能都有影响。在一定范围内,结晶度高,树脂拉伸屈服强度高,硬度大。而等规度低,结晶度低,冲击强度尤其是低温冲击性能好,这就是无规聚丙烯可作为聚丙烯或其他树脂的冲击性能改性剂的主要原因。

聚丙烯等规度对于纺制丙纶纤维时的成丝性能和纤维的质量有明显的影响。等规度高,结晶性好,对成丝性能和丝的质量有益。

聚丙烯等规度除了影响制品性能外,还影响树脂的加工性能。等规度低,产品发粘,流动性差,包装储存时易板结成块、团,加工时加料困难,甚至无法加工。

聚丙烯等规度过低还会影响聚丙烯的正常生产和操作。一般等规度低于90%时,产品就会出现发粘现象。当等规度低于85%时,产品发粘厉害,会在环管反应器内壁、出料口、闪蒸罐及管线内等处造成严重的粘壁现象,影响操作和正常生产。

聚丙烯产品的等规度一般用沸腾正庚烷萃取法或红外光谱、核磁共振法测定,因为等规聚丙烯不溶于正庚烷,而其他结构聚丙烯可以溶于沸腾正庚烷,因而可以用不溶于沸腾正庚烷物占整个样品的百分数来测定和表示,这也是聚丙烯等规度测定的最简易可行的方法。另外,还可用二甲苯不溶物来表示等规丙烯在聚丙烯中的含量,它和正庚烷萃取法测量的等规度在数值上有微小的差异。

熔体流体速率

熔体流动速率习惯上又称熔融指数(简称MI),它是指热塑性树脂在熔体流动速率测定仪上,在一定负荷和温度下,熔体每10min通过标准口模的质量,以g/10min为单位表示。对于聚丙烯树脂来说,熔体流动速率测定的条件是:温度230℃、负荷2160g、试样所受压强0.2982MPa。

熔融指数是衡量聚丙烯树脂在熔融状态下流动性能好坏的指标。MI越大,聚丙烯树脂的熔融流动性能越好,反之,MI越小,聚丙烯树脂熔融流动性能就越差。由于聚丙烯是热塑性树脂,是在熔融状态下加工成各种制品,所以MI是影响聚丙烯加工性能的重要指标,也是聚丙烯产品质量最主要的指标之一。

在聚丙烯均聚产品中,各种牌号主要是以其MI的不同加以区别的。用途不同,产品牌号也不同,相应地要求不同规格的MI。同一牌号聚丙烯有一定的MI范围。不同的MI要求有不同的加工温度。

如果MI相差很大的几批产品混在一起加工,则会在加工过程中产生“鱼眼”,即高MI的树脂已经熔融,而低MI的树脂没有熔融,在制品中产生白点,这会使制品的质量受到很大的影响,尤其是在抽丝纺制丙纶纤维时,鱼眼的存在对成丝性能和丙纶纤维的质量影响更大。因此要求PP树脂的MI稳定、可控,以保证产品良好的加工性能和制品质量。

分子量

聚丙烯树脂是高分子化合物,它是由许多大分子组成的,而各个大分子的分子量是不尽相同的,因而没在均一的分子量,而只能用平均分子量来表示。一般聚丙烯分子量都是一种统计的平均分子量。由于实际应用的统计方法不同,一般有四种表示平均分子量的方法,即数均分子量、重均分子量、Z均分子量、粘均分子量。在聚丙烯生产中,一般只测定粘均分子量,有必要时才检测其他几种平均分子量。所谓粘均分子量就是用粘度(为特性粘度)法测得的分子量。聚丙烯分子量的大小直接影响它的熔体流动速率。分子量越大,MI越小,熔体流动性差;反之,分子量越小,MI越大,熔体流动性好。

分子量分布

分子量分布表示高分子化合物中分子量的分散程度。分子量分布可用分子量分布指数来描述。分子量分布指数可以表示为重均分子量与数均分子量的比值,其值的大小范围表示分子量分布宽和窄。

聚丙烯分子量分布对其物理力学性能和加工性能有重要影响。对于一般的挤出、注塑制品来说,分子量分布宽时,其加工性能较好,但拉伸强度差,伸长率变小。对纤维级聚丙烯树脂来说,则要求分子量分布窄些好,对成纤维性能和纤维质量有益。纤维级聚丙烯树脂的分子量分布指数要求在3和5之间。

灰分、钛、氯离子、挥发分含量

灰分、钛、氯离子、挥发分含量表示聚丙烯树脂中的杂质含量,它们都是表示聚丙烯产品质量的重要指标,对聚丙烯加工和应用有重要影响。

(一)灰分

聚丙烯树脂是由碳、氢元素组成的有机化合物,在高温下会分解,一部分变成低分子有机物而挥发,一部分变成CO2、CO和H2O而挥发掉,完全纯净的聚丙烯在高温下应该全部挥发掉,不应存在灰分,但实际上聚丙烯树中或多或少总会存在高温下仍然不挥发的物质,如残留在树脂中的催化剂、活化剂和生产过程中混入的各种杂质。聚丙烯中所含有的在高温灼烧后仍然不能挥发而残留下来的杂质在整个样品中的含量称为聚丙烯的灰分含量,一般用质量百分数或质量ppm表示。纤维级的聚丙烯树脂要求灰分含量控制在100ppm以下,如果灰分含量高,表示加工时不熔物质多,易引起设备的堵塞,也会影响制品的强度等性能。但灰分对挤塑、注塑影响不大。

(二)钛含量

聚丙烯产品残留的催化剂中钛元素在整个样品中的含量,称为钛含量,一般用质量ppm表示。钛的存在影响聚丙烯树脂的稳定性,钛含量高,树脂易老化变质。由于目前PP生产工艺已普遍采用高效载体催化剂,钛的含量已经降至几个ppm以下。

(三)氯离子含量

聚丙烯产品中残留的催化剂中氯离子在整个样品中的含量,称为氯离子含量,通常用质量ppm表示。氯离子在聚丙烯树脂中的存在主要对后加工设备有腐蚀作用。目前,由于高效载体催化剂的使用,已使产品中的氯含量降得很低,经过汽蒸过程,还可以使氯含量有较大的降低。

(四)挥发组分

聚丙烯产品中所含低于聚丙烯分解温度时可挥发物的含量(如有机溶剂、丙烯、水分等)称为挥发分含量,通常用质量百分比表示。与灰分概念不同,挥发分含量测定时,温度必须控制在聚丙烯分解温度以下,一般为105℃,不允许聚丙烯树脂本身分解而挥发。

PP聚丙烯质量指标,您会解读技术指标吗?

挥发组分含量也影响加工性能。挥发组分含量高,在加工时会使制品中有气泡、气孔,从而影响其力学性能。在纺丝时,也会影响可纺性。

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