環烯烴技術讓包裝變透明
2007-03-28 00:00 來源:國際塑料工業網 責編:中華印刷包裝網
我們知道,以往的聚環烯烴材料不容易被加工成制品,因為雖然它們的透光性能很好,可是柔韌性差,而且玻璃化轉變溫度很高。通常,聚環烯烴的制備是30℃時,在茂金屬和甲基鋁氧烷的復合催化體系中進行的,制得的環烯烴聚合物具有優良的機械特性,電絕緣特性和尺寸穩定性,因此是理想的光學材料,醫學材料,以及包裝和電器材料。同時,環烯烴共聚物還可能是聚碳酸酯,聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃),聚苯乙烯和聚氯乙烯的理想替代產品,因為它的透光性能好,吸水率低,而且熱穩定性很高。可見,為了得到價格低廉,性能優良的聚環烯烴樹脂,實現其作為工程材料的大規模應用,必須對聚環烯烴的合成和應用工藝進行深入的研究,以彌補其柔韌性差,玻璃化轉變溫度高等缺點。本文介紹了環烯烴聚合物的生產工藝和應用狀況,并與傳統的透明工程塑料,如聚碳酸酯,聚苯乙烯等進行了比較。
通常人們認為聚環烯烴難以加工成制品,因為他們的玻璃化轉變溫度,即軟化溫度比較高。但是隨著對環烯烴聚合物的不斷探索,人們發現了的其新的應用前景。研究表明,有的聚環烯烴材料是不透明的,而有些共聚物則具有極好的透光性能。
透明的環烯烴共聚物是非晶態的,可用于工程熱塑材料,其骨架結構中包含環狀烯烴單體結構。常見的乙烯與環狀烯烴的共聚物具有像玻璃一樣好的透明性以及防潮性能。
乙烯-降冰片烯共聚物
降冰片烯是一種不飽和二環烴,通常由環戊二烯和乙烯通過Diels-Alder反應制得。它是一種白色或無色的固體材料,熔點為46℃。與通常的開環易位反應不同,在茂金屬和甲基鋁氧烷的催化作用下,降冰片烯的環沒有被打開,聚合反應發生在雙鍵上。乙烯與降冰片烯的共聚反應正是使用了茂金屬和甲基鋁氧烷催化劑體系。
乙烯聚合物的長鏈上引入降冰片烯,可大大提高其聚合物的剛性以及玻璃化轉變溫度。
這使得聚乙烯和聚丙烯工廠也可以制備熱穩定性能好的工程塑料,因此上述工藝具有很好的實際應用價值。而引入少量的降冰片烯制備的乙烯-降冰片烯共聚物具有一定的彈性性能。
要制備降冰片烯組成較高的共聚物,應當選擇合適的共聚反應溫度和乙烯氣體的壓力,同時還應提高催化劑的濃度,以及降冰片烯單體的含量,只有這樣制得的共聚物才具有較高的玻璃化轉變溫度。共聚反應的溫度不能太高,也不能太低,通?刂圃10~70℃。
反應溫度低,且降冰片烯的含量較高時,制得的共聚物中乙烯-降冰片烯嵌段序列比較多。如果反應溫度高,則共聚物內含有較多的不規則交互序列。降冰片烯可以強化聚合物的主鏈結構,通過提高主鏈中降冰片烯的組成可以大大提高共聚物的強度、剛性、玻璃化轉變溫度和熱變形溫度。
這些共聚物的玻璃化轉變溫度范圍很寬,從20℃到260℃,熱變形溫度范圍也在70℃到170℃之間。通過控制分子量可以調節共聚物的熔融粘度。雖然早在1991年人們就發現了乙烯和降冰片烯的共聚反應,但是其共聚物的具體結構還沒有被深入的研究過。
◆乙烯-苯基降冰片烯共聚物
乙烯-降冰片烯聚合物是一種非常重要的聚合物,其缺點是在玻璃化轉變溫度以下時非常脆,這主要是由于聚合物主鏈上含有降冰片烯基團,因此研究者以苯基降冰片烯取代降冰片烯,與乙烯進行共聚反應。苯基降冰片烯是由環戊二烯和苯乙烯通過Diels-Alder反應制備而成。如果將少量的苯基降冰片烯引入乙烯-降冰片烯的共聚物中,制得的三聚物在低于玻璃化轉變溫度時的硬度大大增強。
◆乙烯-環戊烯共聚物
乙烯與環戊烯的共聚物是通過配位負離子聚合反應制備而成的。通過控制共聚反應的條件可以得到結晶態的交替共聚物和立體規則的結構。
乙烯與環戊烯的共聚反應發生在環戊烯的雙鍵上,而不是環戊烯的開環反應,并且共聚反應中也沒有發生環戊烯自身的均聚反應。乙烯與環戊烯共聚物的結晶情況和熔點同樣由主鏈中環戊烯的含量決定。摩爾質量一定的情況下,環戊烯的組成含量越低,則乙烯與環戊烯共聚物的熔點也越低。
◆聚環烯烴樹脂的特性
新型的聚環烯烴樹脂的硬度高,密度小,化學穩定性能好,斷裂延伸率低,收縮少等特點,應用范圍廣泛。而且聚環烯烴樹脂還具有很好的絕緣特性,以及很高的熱變型溫度,其透光性能幾乎玻璃相同,而玻璃化轉變溫度的范圍很寬。另外聚環烯烴樹脂的水吸收率也很低。
其優良特性還有很多,例如尺寸穩定性高,水汽阻隔性能強,純度高,熱穩定性好,抗蠕變性能好等優點。另外,聚環烯烴樹脂還具有很好的生物相容性、結構剛性和流動性。通常聚環烯烴為非晶態結構,紫外線吸收率低。
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