聚丙烯（PP）具有機械性能好、無毒、相對密度低、耐熱、耐化學藥品、容易加工成型等優良特性，且性能價格比高，已成為五大通用合成樹脂中增長速度最快、新品開發最為活躍的品種。但PP的結晶性使其制品的光澤和透明性差，外觀缺少美感，使其在透明包裝、日用品等應用領域的發展受到制約。而PP經過透明改性后，不僅可承襲其質輕、價廉、衛生、耐高溫、易加工成型等優點，且透明性和表面光澤度可與其他一些透明樹脂(聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等)相媲美，性能價格比也優于PC、PS、PET等，故可廣泛應用于透明包裝、醫療器械、家庭用品、一般工業等領域。
1.高透明PP的性能
1.1透明PP與其他透明材料的性能對比
透明PP與其他一些透明材料相比,質輕價廉,剛性及強度綜合性能好,阻濕,可回收。隨著透明PP的推出,突破了PP制品透明性不佳的瓶頸,成為透明材料的強有力競爭者。透明PP與其它材料的性能對比見表1。
1.2透明PP與普通PP的性能對比
PP進行透明改性后,球晶結構極度均一細化,透明性和光澤度顯著提高,而且結晶溫度、維卡軟化點、剛性和其它力學性能都得到改善,透明PP與普通PP相比，綜合性能得到改善，其性能對比見表2。
從表2可以看出，透明PP中由于透明劑的加入，有效地提高了成核密度，結晶溫度、維卡軟化點和硬度也有所提高；大量晶核導致結晶結構極度均一化，從而使透明性和表面光澤明顯改善。這些綜合性能的提高，增強了透明PP制品的環境適應性，并擴大了使用范圍。
2.高透明PP的生產技術
目前獲得高透明PP主要通過以下3個途徑：
1、在PP樹脂中加入透明劑；
2、利用Z-N催化劑生產本身具有優異透明性的無規共聚PP產品；
3、采用茂金屬催化劑生產高透明PP。
2.1生產高透明PP所采用催化劑體系及其生產工藝
2.1.1 Z-N催化劑體系及生產透明無規共聚PP的生產工藝
當前世界上60%以上的透明PP生產在使用第三代超高活性催化劑和第四代催化劑,典型代表有三井油化公司的TK-Ⅱ催化劑、Himont公司的GF-2A、FT-4S、UDC-104催化劑，Shell公司的SHAC催化劑，Amoco公司的CD催化劑。這些催化劑的特點是不僅具有高活性和高定向能力，而且能控制粒子形態，具有反應器顆粒技術的特點，有利于生產透明度較高的無規共聚PP。在PP生產過程中不需添加PP透明劑，利用高效Z-N催化劑直接制備透明PP產品，是一種較為理想的方法。目前大部分聚合工藝都可以采用高效Z-N催化劑直接生產透明無規共聚PP，如Spherpol本體工藝、Hypol本體工藝、Unipol氣相工藝、Novenlen氣相工藝、BP-Amoco氣相工藝等。
2.1.2 茂金屬催化劑體系及生產高透明mPP的生產工藝
目前采用茂金屬催化劑生產高透明PP樹脂已經獲得了工業化。由于茂金屬催化劑具有單活性中心的特性，可以更精確地控制分子量、分子量分布、晶體結構以及共聚單體在聚合物分子鏈上的加入方式，從而可生產高強度高透明PP。ExxonMobil公司的Univation(Exxpol／Unipol)技術、Basell公司的Metocene和Spheripol技術、Dow/UCC的Unipol工藝、Borealis公司的Borecene技術、BP公司的Innovene氣相法工藝等均可采用茂金屬／單活性中心催化劑技術生產高透明等規PP、無規PP、間規PP或彈性均聚PP。
2.2在PP樹脂中加入透明劑生產透明PP
2.2.1添加透明劑改性方法
添加透明劑的方法是目前最活躍、最常用的使PP高性能化、高透明化的有效方法,在PP中加入0.1％-0.4％的透明劑，既能使其透明性提高，又可以使剛性提高，且MI范圍變寬。同時透明PP樹脂的熱變形溫度可達110℃，比目前大量使用的透明塑料如PS、PVC、PET樹脂的熱變形溫度高。
生產透明PP時成核劑有兩種添加方法，即釜內添加法和釜外添加法。釜內添加成核劑法可使成核劑充分分散并與PP混合均勻，但釜內添加成核劑的添加難度大并對聚合活性可能有干擾，國外目前仍停留在漿液法工藝水平，尚處在發展階段。
釜外添加成核劑（造粒過程中加入）目前在全世界廣為采用，現在市場上高光澤及剛性、韌性優良的高透明PP大多數是采用山梨糖醇類成核劑，用釜外添加成核劑方法來生產。
采用在PP造粒裝置上添加透明劑方法生產透明PP樹脂，開發周期短，產品性能好，生產穩定，是目前透明PP的主要生產方法。該技術的關鍵是透明劑的性能，透明劑可賦予原本不透明的PP以良好的透明度，而且可改進PP的剛性、沖擊強度、熱變形溫度等性能，因此透明劑已成為廣受關注的一種新型塑料助劑。
下面對國內外成核透明劑的發展作一介紹。
2.2.2國內外透明改性劑的進展
2.2.2.1國外透明改性劑的進展
透明劑的研究開發近年來一直比較活躍,美國、日本、歐洲等發達國家在透明劑的開發與應用技術方面較為成熟。美國透明劑的產量以每年8%的速度增長,遠高于一般塑料添加劑5%的年增長率,現已成為新興的塑料助劑產業,其透明劑的生產和消耗量均為世界第一。日本透明劑的消耗量也在1000噸/年以上，且日本高透明PP已進入工業容器和醫用注射器市場，并正進入錄像和軟盤的PS市場。世界范圍內較大的透明劑生產商及其產品見表3。
2.2.2.2國內PP透明成核劑的進展
我國對透明劑的開發與應用起步較晚,在工藝的研究和應用開發方面均與國外存在較大的差距,但近幾年我國許多單位對透明改性劑進行了大量卓有成效的研究,有的已形成生產規模,目前主要生產廠家及其產品見表4。這些產品的價格遠低于國外,同時在品種及質量穩定性方面有待提高和完善。
在國內市場上，國外同類產品的占有率正在下降，國內產品市場份額不斷擴大，部分產品已打入國際市場。當前，我國正在進一步提高PP透明劑研發水平，相信隨著高質量國
產PP成核透明劑的大量投入使用，我國高透明PP樹脂的產品市場競爭力也將得到迅速提高。
3.國內外透明PP的開發現狀
3.1國外透明PP的開發現狀
各類透明PP牌號是近期世界PP新產品開發的一個亮點，這類透明PP牌號將促進PP樹脂在透明包裝市場替代其它相競爭的材料，如PS、PVC和PET。目前新的高透明PP樹脂主要分為以下三種產品：①透明劑改性PP產品；②生產本身具有透明性的無規共聚PP產品；③茂金屬PP產品。
現在市場上透明和光澤的PP產品大部分是用改性劑生產的，BP公司在這類透明PP產品開發方面處于領先地位，其開發的Acclear透明PP產品系列，就是采用Milliken公司的透明劑釜外添加法生產的，通常還同時添加無規共聚物提高透明性，具有代表性的牌號是：注拉吹成型牌號Acclear8649X；擠吹成型牌號Acclear 249。
而茂金屬PP是目前得到的透明性最好的產品，如果把PET透明度定為100％，那么高結晶PP為47％，用成核劑生產的透明PP為89％，茂金屬PP均聚物的透明度為93％，mPP無規共聚物的透明度可達96％。目前國外的一些公司均在努力開發高透明性的mPP產品。Basell公司在這方面具有領先地位，該公司的透明PP Metocene系列產品就是在單反應器或多反應器體系中采用單活性中心的茂金屬催化劑生產，產品具有相當窄的分子量分布、高剛性、高光澤、優異的透明性、高流動性易加工及其它性能（低密、好的耐環境應力開裂性、耐化學腐蝕），該產品系列在注塑及纖維領域具有很大的發展潛力。國外高透明PP的的主要生產廠家及產品牌號見表5。
3.2國內高透明PP的開發現狀
我國對透明PP的研發起步較晚，生產方法主要是在PP中添加透明改性劑，在透明劑工藝研究和應用開發以及高透明PP產品種類和市場消費方面與國外尚存在較大的差距，市場應用也僅限于薄膜、片材、透明水杯、微波爐炊具及一次性餐具等低附加值的塑料制品領域。但近兩年的發展跡象說明，我國透明PP樹脂的需求量正悄然增長，已成為國內PP樹脂市場的新買點。2002年我國透明PP的需求量在12萬噸左右，到今年年預計可達20～30萬噸。透明PP需求量的不斷擴大刺激了國內PP生產廠家的開發研究。
燕山石化公司于1993年開始研制開發高透明PP技術及其制品，其后在其PP裝置上進行工業化生產。燕化樹脂應用研究所采用添加成核劑方法，目前已開發出高透明PP產品牌號K4818、K4808、K4902等牌號，可應用于制作擠出片材、熱成型、吹塑、注塑等制品。其中兩種PP輸液瓶專用料B4902、B4808，具有優良的綜合性能，適于注拉吹成型，可廣泛用于醫用大輸液包裝、熱灌裝飲料包裝及奶制品包裝等。經用戶使用，證實其加工性能優良，成瓶率高，目前該產品性能與應用情況在國內注拉吹領域具領先地位。
上海石化股份有限公司于1997年成功開發透明PP，目前該公司的均聚透明PP、無規共聚透明PP主要牌號有：M250E、M450E、M800E、M1200E、 M3000E、M250T等。
揚子石化公司于2000年8月在其16萬噸/年PP生產裝置上用N催化劑生產的PPF401粉料為基礎，添加復合的透明助劑，生產出高透明度的PP牌號J301G。目前，揚子石化公司把開發普通級無規共聚PP透明產品的系列牌號定為其目前研究開發的重點，其開發的兩個新牌號暫定為PPT800和PPT2000。
天津石化乙烯廠自主開發的透明PP專用料TJTM－8020于2003年3月投入工業化生產。此外廣州石化總廠、寧波華盛公司、上海淘浦斯公司等也都在開發透明PP。 |