【干货】改善PP、PA等聚合物的低温抗冲击性，有这些技术路线

主图：抗冲改性剂可以帮助PP和PA等聚合物在零下温度下保持性能。（图片来源：SHUTTERSTOCK）

在许多应用中，热塑性改性材料可以从提高抗冲击性中受益，并且有相当多的添加剂技术可以做到这一点。抗冲改性剂可以防止PP容器从冰箱中掉落时开裂，它们可以帮助驾驶员避免因为轻微追尾对保险杠进行昂贵的维修（同时更容易制造更轻的零件），可以改善低温PA改性塑料的耐温性能，并可增加PET包装的可回收性。

美利肯（Milliken）的最新开发是一种新的添加剂——NX UltraClear MaxImpact——该公司声称它通过提高极低温冲击性能为聚丙烯的使用“打开了新的大门”。任何曾经将PP容器从冰箱中取出时掉到厨房地板上的人都知道，在 -20°C左右的温度下，树脂是很容易破裂的。

据美利肯称，低温抗冲击性限制了PP在某些关键应用中的使用。“随着电子商务的蓬勃发展，高抗冲、耐低温的塑料作为包装解决方案的需求很大，但直到现在还一直受到运输和使用过程中容器破损问题的限制。”

据说NX UltraClear MaxImpact 可以提高在透明、低温 PP 应用中的抗冲击性。美利肯表示，它在抗冲击性、透明度和刚度方面提供了非常好的平衡。该公司表示，这既可以用来改进现有的PP应用，也可以扩大PP的潜在用途，包括用于目前由 PS、PET 和 PETG 等制成的产品。

该公司表示，研究人员通过ASTM Gardner Impact 测试已经验证了用 MaxImpact 改性能提高PP的冲击性能。经测试的样品在 -20°C 下的失效高度提高了四倍，同时还保持了出色的透明度和刚度。

美利肯声称：“这种性能的巨大改进使聚丙烯非常适合各种潜在的应用，包括食品储存、食品包装、家庭用品、运动水壶和家用工业化学品容器。”该公司表示，添加剂可以在用于制造成品零件的机器上混合，或者在加工前混合。

图：美利肯新型NX UltraClear MaxImpact 的典型应用包括需要透明度和低温性能的 PP 零件。（图片来源：美利肯）

今年早些时候，总部位于荷兰的The Compound Company收购了埃克森美孚 Exxelor 聚合物的德国生产基地 (CMP Cologne)、产品及客户资源。这是埃克森美孚计划剥离非核心聚合物业务的最新举措（它在 12 月完成了将其山都平（Santoprene ）TPV 业务出售给塞拉尼斯（Celanese））。

Exxelor 系列牌号是化学改性聚烯烃和弹性体的聚合物性能增强剂，适用于各种类型的热塑性塑料。它们可用作抗冲改性剂以及相容剂、偶联剂和增粘剂。The Compound Company 表示，Exxelor 产品补充了其现有的功能化和接枝聚烯烃基解决方案产品系列，包括其Yparex 可挤出式粘结树脂和 Eco Forte改性塑料产品系列，并预计此次收购将显着扩大该集团在新市场的影响力。

“虽然Exxelor传统上针对的应用领域与Yparex 或 EcoForte 不同，但它将受益于我们经验丰富的商业团队的销售支持，”该公司商务总监Wouter van den Berg说。

他说，Yparex 传统上在建筑、施工和包装应用方面表现强劲的同时，Exxelor 是一个成熟的改性添加剂品牌。例如，VA1801、VA1803 和 VA184 等牌号都是因PA 冲击改性而闻名。

交易完成后，The Compound Company将继续运营这两个生产基地（一个用于Yparex，一个用于Exxelor）。

图：Exxelor 功能性聚合物树脂扩展了 The Compound Company的功能化聚烯烃产品组合。

（图片来源：THE COMPOUND COMPANY）

正如 Exxelor 的案例所表明的，功能性添加剂的供应商群体不断变化。近年来，一些主要品牌已经剥离了此类产品线，而另一些则宣布了牌号合理化。

Saco AEI Polymers 正在该领域树立它的影响力。“凭借在反应挤出和所涉及化学品的安全处理方面的深厚根基，Saco AEI Polymers 提供各种接枝和改性解决方案，包括Armidan 和Linxidan 商标下的马来酸酐功能添加剂，”该公司表示。

Saco AEI Polymers品牌可以追溯到2016年，但该公司的历史可以追溯到更早时候。它起源于2007年曾经由意大利改性材料制造商 Padanaplast 部分拥有的美国 Padanaplast对伊顿公司改性材料资产的收购。扩张后的公司于2010年更名为 Saco Polymers，在收购英国 AEI Compounds后更名为 Saco AEI Polymers。

PA改性材料以其良好的机械性能和易加工性而闻名，但有时在环境和低温下的冲击性能会让人们失望。对于冲击性能非常重要的应用，Saco AEI Polymers 表示，接枝马来酸酐 (MAH) 聚合物是一种有效的解决方案。

接枝解决方案

Armidan 是用于PA（以及PBT）的抗冲改性剂产品家族，生产时将MAH接枝到各种聚烯烃、弹性体或橡胶基树脂上。Saco AEI 的定制解决方案商业和产品经理Danielle Sherman表示，该产品组合专为在宽广的温度范围内提供广泛的冲击和机械性能改进而设计。

一个例子是 Armidan NT7410。它与PA66一起使用，具有高熔体流动性（39g/10分钟）以及高浓度的马来酸酐，可实现良好的分散和形态性能。低玻璃化温度确保它在低至 -40°C时仍能获得良好的冲击性能。该公司表示，该添加剂易于加工，并且根据所需的性能目标，使用添加量在8-25%范围内调整。

土耳其改性塑料公司Tisan Engineering Plastics 提供Olebond 品牌MAH接枝聚合物。该公司表示，接枝是通过反应挤出实现的，可以优化链断裂和接枝效率之间的平衡。

Olebond 7403 IM-C是一种MAH接枝聚乙烯，被开发用作PA的抗冲改性剂。据说它是通过PA聚合物的胺或羧酸端基与Olebond 的官能团的反应粘附到PA上来增强低温冲击性能。

Olebond 7403 IM-C的Tg低于 -50°C，该公司称这意味着它在低温下具有“出色”的性能。Tisan 没有提供接枝水平的数据，但表示其高功能性意味着只需要少量的 Olebond 7403 IM-C 即可看到明显的效果。为了在PA改性材料中达到高水平的抗冲击性，该公司表示可能需要高达20%的添加量。

在汽车领域，陶氏（Dow）表示，它一直在扩大其Engage抗冲改性剂的技术选项。该公司表示，减少温室气体排放是汽车行业的一个关键问题，而通过用改性聚丙烯 (TPO) 等聚合物替代品替代金属部件来实现轻量化是减排的关键手段之一。它以Engage 11000系列聚烯烃弹性体 (POE) 为例——它们不仅可用于对车身面板（和其他部件）的PP改性材料进行冲击改性，还可用于将与面板配合的部件的线性热膨胀系数 (CLTE) 降低到接近金属部件的水平。

“Engage 11000使TPO改性材料制造商、零件制造商和OEM能够通过加工优势开发出减轻零件重量并提高系统成本的解决方案。” 陶氏高级营销经理Zshelyz Lee表示，“它还可以实现更复杂的设计和更薄的零件，并在流动性、刚度和韧性方面取得更好的平衡。这种POE适用于TPO改性材料的一系列应用：仪表板和门板、安全气囊盖和保险杠饰板、脚踏板和尾门。”

Lee表示，凭借其Engage 11000 POE，陶氏“扩展了OEM的设计空间，同时提高了终端消费品的性能”。

图：陶氏Engage 11000系列改性剂可以提高TPO保险杠改性材料的冲击性能。（图片来源：SHUTTERSTOCK）

几个月前，瑞士色母粒专家Sukano推出了一种新配方的透明抗冲改性剂，用于Sukano RPET产品系列的低温、速冻和室温应用。据称，Sukano抗冲改性母料可以让原生或回收的PET取代特殊的共聚酯树脂，从而使最终应用做到单一材料和可回收。

Sukano 营销主管Alessandra Funcia 说：“客户手头有一种可回收的替代品用来替代，例如，替代由共聚酯或GAG薄膜结构制成的产品，同时还能享受机械性能改进以外的好处。”

据说它可以在不损失透明度的情况下实现更好的耐用性和韧性。“它还通过减少锋利边缘为消费者提供安全包装，并减少碎片，避免污染，”Funcia 说。“我们的客户还可以证明，这些高性能母粒作为切割辅助提供了额外的功能，改进了生产中的模切，加快了生产线的速度并避免了碎片造成的任何交叉污染。

生物基专业生产商科腾公司（Kraton Corporation），该公司生产一系列聚合物和从松木制浆副产品中提取的高价值生物基产品（最近被韩国公司 DL Chemical 收购）。它去年12月宣布已获得国际可持续发展和碳认证 (ISCC) Plus，涵盖在其位于法国Berre工厂的利用可再生能源生产的苯乙烯嵌段共聚物 (SBC)。

ISCC Plus认证支持整个供应链中回收和可再生材料的可追溯性，并验证公司是否符合社会和环境标准。可追溯性是生产系统质量平衡认证的关键要素。在这种方法中，可再生能源和化石原料在生产过程中结合在一起，并且产品具有一定数量可再生成分的属性，可以在价值链中进行跟踪。

SBC用于改善多种聚合物的冲击性能，包括苯乙烯、PP 和工程热塑性塑料。科腾表示，由于其相分离形态，它们的SBC 聚合物比其他一些烯烃弹性体更坚固。该公司表示，这使它们较低的添加率（通常为 3-10%）就能发挥作用。

基于可再生能源的SBC聚合物已作为CirKular+ ReNew系列推出，它是科腾现有CirKular+ 产品线的升级改造和循环经济解决方案的延伸。该公司表示，凭借高达70%的可再生成分，ReNew系列产品为客户提供了使用质量平衡方法并通过 ISCC PLUS 认证来生产可再生产品的机会。

SBC 聚合物是使用经过认证的可再生丁二烯生产的，科腾表示，这种聚合物的产量预计将逐渐增加，以满足未来几年不断增长的市场需求。

ISCC 认证的丁二烯目前可从多家供应商处获得。3月中旬，SABIC表示正在与科腾合作，从其Trucircle 系列产品中提供经过认证的可再生丁二烯。SABIC表示，该产品源自“第二代”可再生原料，例如妥尔油，妥尔油是造纸业木浆制浆过程的副产品。该公司表示，与基于化石的原始替代品相比，每公斤这种丁二烯平均可减少4公斤的二氧化碳排放量。

图：科腾正与SABIC合作，为由木浆副产品生产的SBC寻找可再生丁二烯。（图片来源：SABIC)

据科腾代表称，CirKular+ ReNew系列“扩展了科腾旨在推进循环经济的现有成套解决方案...... CirKular+ ReNew系列解锁的可持续发展优势可以帮助改性材料制造商支持品牌所有者和汽车原始设备制造商设定的可持续发展目标。”

2月，科腾还宣布其CirKular+ 性能增强系列C2000 和C3000 已通过RecyClass认证，被认可完全兼容欧洲的PP容器回收。RecyClass是一项全面的跨行业倡议，旨在提高塑料包装的可回收性，并在欧洲建立一种统一的回收含量计算和可追溯性方法。

根据塑料回收商协会(APR) 对PP 刚性容器的关键指南，对混合了5%重量的CirKular+ C2000或C3000树脂的注塑级PP颗粒进行了测试。根据欧洲塑料回收商 (RecyClass) 技术总监 Fabrizio di Gregorio 的说法，当使用高达总包装重量的5% 时，CirKular+ C2000和C3000树脂与欧洲现有的 PP 容器工业回收工艺完全兼容。这些树脂还能将回收料的冲击强度提高多达500%。

来源：翻译自AMI《改性世界》杂志
作者：Peter Mapleston