產(chǎn)品詳情
聚丙烯PP塑料的簡介，聚丙烯塑料的結(jié)構(gòu)性能，聚丙烯塑料的改性品種，聚丙烯塑料的應用范圍
一聚丙烯塑料的簡介
聚丙烯是由丙烯單體經(jīng)自由基聚合而成的聚合物，英文名稱為polypropylene，簡稱PP，因疲勞強度極好而俗稱冇折膠。按結(jié)構(gòu)不同，PP可分為等規(guī)、間規(guī)（又稱茂金屬PP)及無規(guī)三類。目前應用的主要為等規(guī)PP，其用量可占PP的90%以上。無規(guī)PP為微帶黏性的白色蠟狀物，分子量很低，不能用于塑料，常用于填充母料的載體。間規(guī)PP為低結(jié)晶聚介物，用茂金屬催化劑生產(chǎn)，較早開發(fā)于1988年，屬于高彈性熱塑材料；間規(guī)PP具有透明、韌性和柔性，但剛性和硬度只為等規(guī)PP的一半；間規(guī)PP可像乙丙橡膠那樣硫化，產(chǎn)品具有彈性體的力學性能，甚至超過普通橡膠；因價格高，目前間規(guī)PP的應用面不廣，似很有發(fā)展前途，為PP樹脂中較具有增長點的品種。
PP的優(yōu)點為電絕緣性和耐化學腐蝕性優(yōu)良，力學件能和耐熱性在通用熱塑性塑料中較高、耐疲勞性好；經(jīng)過玻璃纖維增強的PP，具有很高的力學性能，接近工程塑料，因而常用作工程塑料。PP的缺點為低溫脆性大和耐老化性不好。
pp較早于1957年由意大利Montecatinl公司實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，目前美國的Amoco、Exxon、Phillips及Shell,日本的二菱、二井、住友，德國的BASF及英國的等知名公田都有大批量生產(chǎn)。
在我國PP生產(chǎn)廠家有80余家’PP的產(chǎn)W繼PE、PVC之后排在第三位，到2005年，PP的年牛產(chǎn)能力達545萬噸，實際產(chǎn)量可達540萬噸/年，實際需求量為850萬噸/年。
1.PP的結(jié)構(gòu)
(1)甲基的位置PP為線型結(jié)構(gòu)，其大分子鏈上甲基的空叫位置有三種不同的排列方式，即等規(guī)（甲基都排列在一側(cè)）排列、間規(guī)（甲基交替排列在兩側(cè)）排列和無規(guī)（甲基無規(guī)律排列）排列。甲基的排列方式不同，PP的性能大不相同；等規(guī)的結(jié)構(gòu)規(guī)整性好，具有高度的結(jié)晶性，熔點高，硬度和剛忭大，力學忡能好；無規(guī)PP為無定形，強度很低，難以用做塑料；間規(guī)PP的性能介于兩者之間，硬度和剛性小，但沖擊性能好。
等規(guī)pp是以Ziegler-Natta催化劑合成的產(chǎn)品，PP聚合時所用催化劑和聚合工藝不同，所得聚合物有三種不丨類型的立體化學結(jié)構(gòu)、含量也不同。在等規(guī)PP(我們現(xiàn)在介紹的即屬于此類）中，甲基原子團都處在聚合物骨架的同一側(cè)，這一結(jié)構(gòu)很容易形成結(jié)晶態(tài)，高的結(jié)晶性賦予它良好的耐溶劑性和耐熱性能。我們觀在用的普通PP大部分（約90%左右）為等規(guī)成分，其中還含有非等規(guī)成分；隨著催化劑技術的飛速發(fā)展，使等規(guī)PP中非等規(guī)異構(gòu)體的含量達到較小程度，性能越來越好，消除了對無價值的無規(guī)組分進行分離的必要性，簡化了生產(chǎn)步驟。特別是20世紀90年代茂金屬催化劑的開發(fā)，使間規(guī)pp的間規(guī)度接近100%。而在NaUa和gler(互相獨立地）開發(fā)出立體定向催化劑之前，只能生產(chǎn)出軟且粘連的無規(guī)立構(gòu)聚丙烯，不能用于塑料。
PP與PE的不同之處在于，PP每隔一個碳原子上就有—個甲基，這起到使分子鏈硬化的作用。
(2)共聚單體 如在PP聚合時只有丙烯一個單體，產(chǎn)品稱為均聚PP。如加人其他單體聚合，產(chǎn)品稱為共聚物，常用的共聚單體為乙烯。按共聚單體在分子鏈上的排列位置不同，共聚物可分為無規(guī)共聚物和嵌段共聚物。
無規(guī)共聚物是指在PP分子鏈上無規(guī)律地插人乙烯稱為pp的無規(guī)共聚物，此時的分子鏈會變得更不規(guī)則和更柔軟，從而降低聚合物的結(jié)晶度、模量和熔點。典型的無規(guī)共聚物是比較透明的，當乙稀含里升高時，聚合物的結(jié)晶度越來越低，較后變成乙稀Z丙稀橡膠（EPR)。
嵌段共聚物是指在PP的分子鏈上兩種單體一段一段分布。如丙烯單體同橡膠單體共聚的產(chǎn)品即屬于此類，這些產(chǎn)品是由橡膠(有時為PE)在均聚物基體中聚合而制得的。所用橡膠通常為EPR，它生成一個與均聚物基體分離的相態(tài)，形成有光霧、半透明的外觀。這些材料并非真正的嵌段共聚物，因為其中的橡膠相可被溶劑所萃取。用EPR與PP共混可得類似的產(chǎn)品，抗沖擊共聚物具有和均聚物相似的熔點。
(3)叔碳原子 PP分子鏈中甲基的存在，使分子鏈上交替出現(xiàn)叔碳原子，而叔碳原子極易發(fā)生氧化反應，導致pp的耐氧化性和耐輻射性差，難以用于戶外。與聚乙烯相比較，等規(guī)聚丙烯更易受光和熱而氧化降解。在通常的加工和較終使用條件下，聚丙烯要經(jīng)受無規(guī)的斷鏈作用，導致分子量降低。所以，商品級聚丙烯都需加人光、氧穩(wěn)定劑，以便在加工時保護材料，提供令人滿意的較終使用性能。對于特別的用途，除了加抗氧劑和紫線抑制劑外，還須加其他添加劑。例如，在薄膜配方中加人潤滑劑和防黏劑，以減小摩擦因數(shù)并防止薄膜自身粘連。在乜裝材料中添加抗靜電劑以消除靜電荷；為了提高透明度或縮短模咽周期，還需用成核劑。
(4)分子量及分子量分布 分子量和分子敁分布在PP加工過程中很重要，工業(yè)用PP的數(shù)均分子量為3.8萬~6萬，重均分子
量為22萬~70萬。習慣上用熔體流動指數(shù)來表示分子量的大小，商品級聚丙烯的熔體流動指數(shù)有低至0.25g/10min到高達800g/10min。分子量分布用重均分子量與數(shù)均分子量的比值來表示，高結(jié)晶度PP的這個比值可以高達11，而用作熔吹織物的PP則可低至2.2;這個比值在PP纖維紡絲過程中極為重要，會影響到擠壓、擠出物脹大、模塑內(nèi)應力和定向過程。
(5)結(jié)晶 PP分子中因有甲基的存在而結(jié)晶能力低，隨著等規(guī)度的提高，其結(jié)晶能力也越來越大，即對結(jié)晶能力而言，PE>等規(guī)PP>間規(guī)PP>無規(guī)PP。
2.PP的性能
(1)一般性能PP樹脂為白色蠟狀固體，外觀似pE，但比PE更透明、更輕，為僅次于TPX的較輕塑料品種。pp易燃，離火繼續(xù)燃燒，火焰上端黃、下端藍，有少量黑煙，熔融落滴，有石油氣味。PP的吸水性低，氣體透過率低。pp的成纖性較好，可用于丙綸的生產(chǎn)。
由于PP表面惰性極大，如果不采用火焰處理或類似處理技術，很難在PP上進行印刷、涂漆、電鍍及黏合等表面處埋。
(2)力學性能PP的力學性能與分子量和結(jié)晶度有關，分子量低、結(jié)晶度高、球晶尺寸大時，制品的剛性大而韌性低。PP具有較好的力學性能，其拉伸屈服強度和拉伸強度都超過PE，其拉伸強度還超過PS和ABS，而且經(jīng)增強和拉伸處理后還可大幅度提高。PP的力學性能受溫度的影響比較小，即使溫度為100°C時，其拉伸強度仍能保持一半。
PP的沖擊強度強烈依賴于溫度的大小，在室溫以上，pp的沖擊性能較好；但在低溫時，其沖擊性能迅速變差。PP的沖擊強度還與分子量、結(jié)晶度、結(jié)晶尺寸等因素有關。
PP制品的表面硬度和剛性較髙，并有良好的表而光澤，但不如PS和ABS高。
PP的干摩擦因數(shù)為0.12，與PA接近，但在擁滑狀態(tài)下下降不明顯，只適于低PV值和無沖擊的齒輪和軸承使pp的耐磨性一般，小于HPVC和PMMA，略髙于HDPE。
PP有突出的抗彎曲疲勞性能，用它制成的鉸鏈經(jīng)7000萬次折疊彎曲也不損壞。PP的耐蠕變性較好，比HDPE要好，因此經(jīng)過適當?shù)脑鰪姼男蕴幚砜捎米龉こ趟芰稀?/div>
(3)熱學性能 PP的耐熱性能良好，制品可耐100°C熱水煮沸，可在100~120°c 下長期使用，用于熱水輸送管道；PP制品不受外力作用時，可在150°c使用不變形。但PP的耐低溫性不好，在-20~-5°c(：即脆化，不能用于低溫受沖擊力場合。
(4)電學性能 PP為非極性類聚合物，電絕緣性優(yōu)良；電性能受濕度、穩(wěn)定溫度和頻率的影響小，耐電弧性好，似不耐電暈。因低溫脆性的影響，PP在絕緣領域應用遠不如PE和PVC廣泛，主要用于電信電纜的絕緣和電器外殼。
(5)環(huán)境性 PP屬烷烴類聚合物，具打很島的耐化學腐蝕性，其中均聚PP比共聚PP耐環(huán)境性更好。PP可耐除強氧化劑、濃硫酸及濃硝酸等以外的酸、堿、鹽及大多數(shù)有機溶劑（如醇、酚、醛、酮及大多數(shù)羧酸等）。但低分子量的脂肪烴、鹵烴及芳烴等非極性溶劑可使其溶脹，液體如汽油、二甲苯和氯代烴能使洛脹并變軟。在高溫下可懷于芳烴和鹵代烴中如十氫化萘、四氣化蔡及1,2,4-三氯代苯等。
PP的耐候性不好，叔碳原子上的氫易氧化，對紫外線很敏感，不改性難以用于戶外，需加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑。
PP的耐應力開裂較好，好于HDPE和PS，除成川在腐蝕性介質(zhì)中如濃硫酸、濃鉻酸及王水中。
1.PP的加工特性
PP的吸水率低在水中浸泡一天，吸水率低于0.01%，閃此加工前不必干燥處理。
雖然PP在惰性氣體中的熱穩(wěn)定性很好，分解溫度在300°c以上。但在受熱狀態(tài)下，熱氧會引發(fā)其降解反應，因此需要加人抗氣劑，具體如主抗氧劑1010和輔助抗氧劑168。
PP的熔體接近非牛頓流體，黏度對溫度敏感性小，其取決于剪切速率的大小。
PP的收縮率和方向選擇性都大，這對制品的精度影響較大，在具體設計模具和確定工藝條件時要注意。PP在加工中易產(chǎn)生取向，并造成不同方向上的性能差異，在成型中要引起注意。PP制品對缺口較敏感，制品應避免出現(xiàn)尖角和缺口，以免引起應力集中。
PP熔體與銅接觸會導致降解，應避免與銅接觸或加人抗銅劑。
PP在冷卻凝固速度快時，易產(chǎn)生內(nèi)應力。如對制品進行退火處理后，能消除殘留的內(nèi)應力，并改善沖擊強度。
PP如需加人金屬嵌件，必須對金屬嵌件進行熱處理，且嵌件周圍塑料的厚度不應小于嵌件直徑。
2.PP的加工方法
PP可用注塑、擠出及吹塑等方法成型加工。
(1)注塑選用通用注塑機，澆口隨制品質(zhì)量增大而加大，原料選用熔體流動速率中等（MI為0.4~15)的樹脂。制品的較小壁厚不得低于0.4mm，當壁厚在2.3~3mm范圍內(nèi)時，極限流動
長度與厚度比為250:1。模具的脫模斜度為30'-1°c。
具體成型工藝條件為：料筒溫度后160~180°c、中180~200°C、前200~220°C，噴嘴溫度200~280°c，模具溫度60~80C，注射壓力40~70MPa，注射時間20~60s,冷卻時間20~60s。
(2)擠出可生產(chǎn)膜、片、管及絲等制品。
擠出機的螺桿的加料段長度要比PE長，以克服熱導率低的缺點。
具體成型條件為：加料段180°C、其他250°C、較高達300°C，冷卻條件對制品的透明性和沖擊性能影響都很大。
PP擠出制品可進行拉伸處理，既可單向拉仲也可雙向拉伸，拉伸倍率可達3倍以上；拉伸后PP制品的強度、沖缶性、透明性、耐熱性、表面光澤和阻隔性都有明顯的提高。
四、聚丙烯塑料的改性品種
1.共聚聚丙烯
PP的均聚物為PPH,為單一丙烯單體的聚合物。PP的共聚物簡稱為PPC,它為丙烯單體與乙烯單體的共聚物，按乙烯單體在分子鏈上的分布方式，可分為無規(guī)共聚物（PPR)和嵌段共聚物(PPB)兩種。PPH的剛性好，但耐沖擊性不好，尤其耐低溫沖擊性更不好，耐蠕變性差。PPB的耐沖擊性好，但耐端變性和PPH一樣差。PPR的耐沖擊性和耐蠕變性都好。
PPR與PPH相比，無規(guī)共聚物改進了光學性能（増加了透明度并減少了濁霧），提高了抗沖擊性能，增加了撓性，降低了熔化溫度，從而也降低了熱變形溫度；同時在化學穩(wěn)定性、水蒸氣隔離性能和器官感覺性能（低氣味和味道）方面與均聚物基本相同。
PP無規(guī)共聚物一般含有1%~7%(質(zhì)量分數(shù)）的乙烯分子及99%~93%(質(zhì)量分數(shù)）的丙烯分子。在聚合物鏈上，乙烯分子無規(guī)則地插在丙烯分子中間。在這種無規(guī)的或統(tǒng)計學共聚物中，大多數(shù)（通常75%)的乙烯是以單分子插人的方式結(jié)合進去的，叫做X3基團，這還可看成是一個乙烯分子插在兩個丙烯分子中間。另有25%的乙烯是以多分子插人的方式結(jié)合進主鏈的，又叫X5基團，因為有5個連續(xù)的亞甲基團（兩個乙烯分子一起插在兩個丙烯分子中間）。很難把X5和更高的基團如X7、X9等加以區(qū)分。鑒于此，把X5和更高基團的乙烯含量一起統(tǒng)計為>X3%。無規(guī)度比值X3/X5可以測定。當X3以上基團的百分比很大時，將顯著降低共聚物的結(jié)晶度，這對無規(guī)共聚物的較終性能影響很大。共聚物中極髙含量的乙烯對聚合物結(jié)晶度的影響，類似于高無規(guī)聚丙烯含量時的作用。
無規(guī)PP共聚物不同于均聚物，因為無規(guī)地插入聚合物主鏈中的乙烯分子阻礙了聚合物分子的結(jié)晶型排列。共聚物結(jié)品度的降低引起物理性質(zhì)的改變：無規(guī)共聚物與PP均聚物相比剛度降低，抗沖擊性能提高，透明度更好。乙烯共聚物還有較低的熔化溫度，這成了它們在某些方面應用時的優(yōu)點。
無規(guī)共聚物含有較多的揮發(fā)物和無規(guī)PP，以及乙烯含敏高得多的聚合物鏈。這種較高的揮發(fā)物含量，視不同的聚合過程，不同程度地存在于所有的商品共聚物材料中，并在滿足美國聯(lián)邦食品管理局（FDA)關于食品接觸的規(guī)定上造成困難。
(1)一般性能PPR的乙烯含量為1%?7%，與普通PP相比，其結(jié)晶度和熔點低、柔軟透明。
(2)力學性能PPR的沖擊性能好，在溫度低于時仍具有良好的沖擊強度，一20°C時才達到應用極限，但其硬度、剛性、耐蠕變性等要比普通PP低10%~15%。
(3)耐化學性能無規(guī)PP共聚物對酸、堿、醇、低沸點碳氫化合物溶劑及許多有機化學品的作用有很強的抵抗力。室溫下，PP共聚物基本不溶于大多數(shù)有機溶劑。而且，當暴露在肥皂皂堿液、水性試劑和醇類中時，它們不像其他許多聚合物那樣會發(fā)生環(huán)境應力斷裂損壞。當與某些化學品接觸時，特別是液體烴、氯代有機物和強氧化劑，能引起表面裂紋或溶脹。非極性化合物一般比極性化合物更容易為聚丙烯所吸收。
(4)電性能一般地，PPR有很好的電性能，包括髙介電強度、低介電常數(shù)和低介電損耗角正切值；但其電性能不如pp,因此在電力應用中一般選擇均聚物。
PPB的乙烯含量為5%?20%,它既有較好的剛性，又有好的低溫韌性。主要用于大型容器、周轉(zhuǎn)箱、中空吹塑容器、機械零件、電線電纜包覆制品等。
2：增強聚丙烯
增強PP常用玻璃纖維為增強材料，增強不僅保留了PP原有的優(yōu)良性能，還使其拉伸強度、耐熱性、剛性、硬度、耐蠕變性、線膨脹系數(shù)及成型收縮率等性能明顯改善，如可使拉伸強度提高一倍，熱變形溫度提高50%，線膨脹系數(shù)降低一倍，增強pp的具體性能
3.填充聚丙烯
常用的填充材料為碳酸鈣、滑石粉、云母及木粉等，填充前需進行偶聯(lián)劑活化處理，以提高其相容性。
填充PP在相對密度、剛性、硬度、熱變形溫度、耐蠕變性，成型收縮率及線膨脹系數(shù)等方面都有改善，
但拉伸強度及斷裂伸長率等性能有所下降。
4 透明聚丙烯
透明聚丙烯是PP的一個重要改性品種，開發(fā)于近幾年。其制造原理為在普通PP樹脂中加入山梨醇類成核劑，從而使其具有較高的透明性。與普通PP相比，透明PP的透明度(80%以上）、霧度低（10%以下）、耐熱性提高、表面光澤度、耐低溫沖擊性好（-20°C),但拉伸強度有所降低。
近年來透明PP的市場應用越來越廣泛，可代替PET、PVC、PS等樹脂，用于醫(yī)療器械、透明包裝家庭用品等方面。2005年全球的需求量已達到250萬噸的消費水平，我國2005年已達到30萬噸的消費水平，國內(nèi)生產(chǎn)量較少，以進口為主。
五、聚丙烯塑料的應用范圍
1.注塑制品
PP樹脂用在注塑制品中可占一半左右，日用品以普通PP為原料，汽車配件以增強或增靭PP為原料，其他用途以尚沖擊強度和低脆化溫度的PPC原料為主。PP的具體注塑制品如下。
汽車 pp越來越成為汽車配件的主導材料，成為第一大汽車用塑料品種。如保險杠和輪殼罩等用增韌pp，而增強pp用于儀表盤、方向盤、手柄及蓄電池殼等。
日用品 普通pp用于衣架、椅子、桶類、盆類、凳子、書架、浴盆、玩具、文具、辦公用品、家具、周轉(zhuǎn)箱及貨箱等。
電器 改性pp用于洗衣機桶、電視機殼、電扇葉、電冰箱內(nèi)襯及電話殼等。
2.薄膜制品
PP膜可占PP用量的10%左右，其特點為透明性和表面光澤接近玻璃紙，但柔軟性不好，手揉有強聲；強度高，可用于重包裝材料；透氧率僅為HDPE膜的30%，適用于防潮包裝材料如高級衣物、藥品及香煙等包裝。
PP膜的耐熱性能好，可進行煮沸消毒，用于冷凍和保鮮食品的包裝。
PP膜的電絕緣性能好，經(jīng)過熱定型處理的定向薄膜可用于電容器、電機和變壓器的絕緣材料，比PET膜還要好。
PP雙向拉伸膜的強度、透明性及光澤等都好，可用于打字機帶、黏膠帶基膜及香煙包裝膜等。
3.纖維制品
PP纖維制品主要包括單絲、扁絲和纖維三類。
PP單絲的密度小、韌性好、耐磨性好，適用于生產(chǎn)繩索和漁網(wǎng)。
PP扁絲拉伸強度高，適用于生產(chǎn)編織袋以代替麻袋；pp編織袋具有防潮、高強度等特點，可用于包裝化肥、水泥、糧食、食糖、礦物粉及化工原料等。PP扁絲還可生產(chǎn)編織布，用于宣傳品、帳篷及防雨布等。
PP纖維廣泛用于地毯、毛毯、衣料、蚊帳、人造草坪、人造毛、尿布、濾布、無紡布及窗簾等。
4.擠出制品
管及管件 管及管件為新型應用領域，主要以PPC為原料；管材可用于上水、排水、供暖及化工腐蝕性介質(zhì)等，管材與管件用熱熔法連接。
片 PP片材以PP/PE共混物為原料，主要用于文具及吸塑制品，具體有水杯、冰淇淋盒、藥托、影集、名牌夾、文件夾、工藝
品等。
此外，PP還可用做棒、板等制品，板材可用于生產(chǎn)汽車擋泥板、汽車座椅、馬達和泵的殼體、液體儲槽等。
5.中空制品
PP中空制品的透明性和力學性能好，但單層瓶主要用做洗滌劑、化妝品和藥品的包裝，與阻隔材料復合的復合瓶用于食品（如醬油）、液體燃料和化學試劑的包裝。
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