新材料行业新材料行业改性工程塑料改性工程塑料热塑性塑料聚丙烯改性及在家电应用热塑性塑料聚丙烯改性及在家电应用英文名称:Polypropylene 简称:PPCH3CH-CH2_n 结构式:分子式:(C3H6)n CH=CH2CH3_nCH3CH-CH2_n催化剂催化剂聚丙烯聚丙烯合成聚丙烯反应式:合成聚丙烯反应式:聚丙烯的应用聚丙烯净水器滤芯聚丙烯净水器滤芯聚丙烯器皿聚丙烯器皿聚丙烯纤维聚丙烯纤维聚丙烯波纹管聚丙烯波纹管PP叶轮叶轮聚丙烯颗粒聚丙烯颗粒汽车保险杠汽车保险杠汽车仪表板汽车仪表板改改性性聚聚丙丙烯烯汽汽车车外外饰饰件件聚丙烯的结构与性质聚丙烯的结构与性质聚丙烯是一种热塑性树脂,是以聚丙烯是一种热塑性树脂,是以金属有机有规立构催化金属有机有规立构催化剂(剂(ZieglerNatta型)型),使丙烯单体在控制的温度和压力条,使丙烯单体在控制的温度和压力条件下合成的因所用催化剂和聚合工艺不同,所得聚合物的件下合成的因所用催化剂和聚合工艺不同,所得聚合物的分子结构有三种不同类型的立体化学结构分子结构有三种不同类型的立体化学结构三种不同类型的立体化学结构为三种不同类型的立体化学结构为等规聚合物等规聚合物间规聚合物间规聚合物无规聚合物无规聚合物CH2-CH2_nCH3CH-CH2_m工业产品以等规物为主要成分。
聚丙烯也包括丙烯与工业产品以等规物为主要成分聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的少量乙烯的共聚物共聚物在内等规聚合物等规聚合物(IPP):(isoTaeticpolyPropylene)甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯在等规聚丙烯中,甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧,这一结构在等规聚丙烯中,甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧,这一结构很容易形成结晶态,结晶度高,占很容易形成结晶态,结晶度高,占PP产量的产量的95等规形式的结晶性赋予等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶解和抗热性能它良好的抗溶解和抗热性能现在所用的催化剂技术使得丙烯聚合时非等规异构体的量达到最少程度,现在所用的催化剂技术使得丙烯聚合时非等规异构体的量达到最少程度,消除了对无价值的无规聚合物组分进行分离的必要性,简化了生产步骤消除了对无价值的无规聚合物组分进行分离的必要性,简化了生产步骤间规聚合物(间规聚合物(SPP):):(syNdiotatic Polypropylene)甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯特点:结晶度低看,目前产量少,间规聚丙烯为高弹热塑性特点:结晶度低看,目前产量少,间规聚丙烯为高弹热塑性材料,它有良好的拉伸强度,也可以象乙丙橡胶一样材料,它有良好的拉伸强度,也可以象乙丙橡胶一样进行硫化。
进行硫化无规聚合物无规聚合物(APP):(atACtIC PolyPropylene)甲基无序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯;甲基无序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯;无规聚丙烯,是生产聚丙烯(等规聚丙烯)的副产物,为粘稠物无规聚丙烯,是生产聚丙烯(等规聚丙烯)的副产物,为粘稠物平均相对分子质量范围为平均相对分子质量范围为3000-10000有时可高达几万有时可高达几万物理性质:物理性质:纯纯APP由于分子量小,结构不规整,由于分子量小,结构不规整,内聚力较小,内聚力较小,为典型的非晶态高为典型的非晶态高分子材料,分子材料,玻璃化温度低,常温下呈橡胶状态,室温下为无定形微带粘性的白色玻璃化温度低,常温下呈橡胶状态,室温下为无定形微带粘性的白色蜡状固体,而高于蜡状固体,而高于50时即可缓慢流动时即可缓慢流动200开始分解;开始分解;溶于烷烃、芳烃和酯类等有机溶剂,不溶乙醇、丙酮和水溶于烷烃、芳烃和酯类等有机溶剂,不溶乙醇、丙酮和水机械性能和耐热性较差,不能直接用做塑料机械性能和耐热性较差,不能直接用做塑料无规聚合物的应用无规聚合物的应用(1)用于)用于APP(塑性体)改性沥青以及改性沥青防水卷材生产:(塑性体)改性沥青以及改性沥青防水卷材生产:特点:改性沥青制品的高温优越性。
用它们改性的制品应用范围广,特点:改性沥青制品的高温优越性用它们改性的制品应用范围广,利用率较高,改变了制成品在高温下抗流延性、低温下的龟裂,利用率较高,改变了制成品在高温下抗流延性、低温下的龟裂,提高了沥青自身的曲挠性、韧性和内聚力提高了沥青自身的曲挠性、韧性和内聚力2)、用于)、用于APP填充母料:填充母料:无规聚丙烯中混入一定量的碳酸钙制成的无规聚丙烯中混入一定量的碳酸钙制成的APP填充母料在聚丙烯、聚填充母料在聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯的加工中都能起很好的作用,添加量一般可达乙烯和聚氯乙烯的加工中都能起很好的作用,添加量一般可达20%左右提高了被填充塑料的塑性、韧性和弹性,又降低丁生产成本提高了被填充塑料的塑性、韧性和弹性,又降低丁生产成本用用APP填充母料作填充剂的聚丙烯可以用来生产打包带、撕裂薄膜、填充母料作填充剂的聚丙烯可以用来生产打包带、撕裂薄膜、扁丝、编织袋、周转箱、中空容器等扁丝、编织袋、周转箱、中空容器等3)、用于生产热熔胶、改性涂料、橡塑、密封材料、纸张包装及)、用于生产热熔胶、改性涂料、橡塑、密封材料、纸张包装及电子绝缘材料等电子绝缘材料等APP曾是碳酸钙填充母料的载体树脂的主要原料,其原因是它作曾是碳酸钙填充母料的载体树脂的主要原料,其原因是它作为为IPP生产过程中的副产物,作为技术输出的外国公司认为它没有应用生产过程中的副产物,作为技术输出的外国公司认为它没有应用价值,只有焚烧处之,是我国的科技人员将其用于制作碳酸钙填充母价值,只有焚烧处之,是我国的科技人员将其用于制作碳酸钙填充母料,在八十年代初期,料,在八十年代初期,APP母料曾红极一时,为当时合成树脂原料奇母料曾红极一时,为当时合成树脂原料奇缺的塑料工业带来巨大经济效益。
后来北京燕山石化技术改造,改变缺的塑料工业带来巨大经济效益后来北京燕山石化技术改造,改变了聚丙烯生产工艺,副产物了聚丙烯生产工艺,副产物APP的来源枯竭,碳酸钙填充母料用的载的来源枯竭,碳酸钙填充母料用的载体树脂转向其它高分子材料,但体树脂转向其它高分子材料,但APP作为一种聚合物,仍然有其自己作为一种聚合物,仍然有其自己的独特之处,至今仍有一些进口的的独特之处,至今仍有一些进口的APP在许多领域使用,这些在许多领域使用,这些APP已已不再是不再是IPP生产过程中的副产物,而是特殊工艺制造出的真正意义上的生产过程中的副产物,而是特殊工艺制造出的真正意义上的无规聚丙烯无规聚丙烯纯纯APP为典型的非晶态高分子材料,内聚力较小,玻璃化温度低,为典型的非晶态高分子材料,内聚力较小,玻璃化温度低,常温下呈橡胶状态,而高于常温下呈橡胶状态,而高于50时即可缓慢流动时即可缓慢流动齐格勒纳塔催化剂齐格勒纳塔催化剂齐格勒纳塔催化剂齐格勒纳塔催化剂主催化剂主催化剂:助催化剂助催化剂:TiCl4、TiCl3、VOCl3等等(族过渡金属化合物族过渡金属化合物)AlR2Cl、AlR3、RLi、R2Mg等等(族金属有机化合物族金属有机化合物)齐格勒齐格勒-纳塔催化剂是一大类催化剂的总称纳塔催化剂是一大类催化剂的总称,主要用于主要用于-烯烃的有规烯烃的有规立构聚合,但也常用于二烯烃和环烯烃等的有规立构聚合。
立构聚合,但也常用于二烯烃和环烯烃等的有规立构聚合金属有机有规立构催化剂(金属有机有规立构催化剂(ZieglerNatta型)型):-TiCl3-(C2H5)2AlCl或TiCl3-(C2H5)3Al(效率300900克聚丙烯克TiCl3)PP均聚物简称均聚物简称PPH,是单一丙烯单体的聚合物是单一丙烯单体的聚合物PP共聚物,共聚物,简称简称PPC,是丙烯单体与乙烯单体的共聚物;,是丙烯单体与乙烯单体的共聚物;按照乙烯单体在分子链上的分布方式,共聚按照乙烯单体在分子链上的分布方式,共聚PP可以分为无规共聚物可以分为无规共聚物(PPR)和嵌段共聚物()和嵌段共聚物(PPB)两种无规共聚物(无规共聚物(PPR)嵌段共聚物(嵌段共聚物(PPB)聚丙烯聚丙烯PP均聚均聚PPH共聚共聚PPC等规聚合物等规聚合物(IPP)间规聚合物(间规聚合物(SPP)无规聚合物无规聚合物(APP)嵌段共聚:嵌段共聚:AAAAAABBBBBAAABBBBAAAAA无规共聚:无规共聚:ABAABABBAAABABBAAA两种高分子无规则地平行联结地排列改变了结构单元的相互作用,两种高分子无规则地平行联结地排列改变了结构单元的相互作用,也改变了分子间的相互作用,因此在溶液性质、结晶性质、力学性质方也改变了分子间的相互作用,因此在溶液性质、结晶性质、力学性质方面和均聚物有明显不同。
面和均聚物有明显不同接枝共聚:接枝共聚:支链型高分子支链型高分子树状高分子树状高分子梳型共聚物梳型共聚物星型共聚物星型共聚物无规共聚物(无规共聚物(PPR)的意义)的意义1、较低的热扭曲温度(、较低的热扭曲温度(100););2、低透明度;低光泽度;低刚性;更强的抗冲击强度;、低透明度;低光泽度;低刚性;更强的抗冲击强度;3、强度随着乙烯含量的增加而增大强度随着乙烯含量的增加而增大4、维卡软化温度为、维卡软化温度为1505、结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好,、结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好,不存在环境应力开裂问题不存在环境应力开裂问题无规共聚物(无规共聚物(PPR)材料特点:)材料特点:由于均聚物型的由于均聚物型的PP温度高于温度高于0以上时非常脆,因此许以上时非常脆,因此许多商业的多商业的PP材料是加入材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段式共聚物率乙烯含量的嵌段式共聚物热变形维卡温度测定仪热变形维卡温度测定仪维卡软化温度维卡软化温度(Vicat Softening Temperature):是将热塑性塑料放于液是将热塑性塑料放于液体传热介质中,在一定的负荷和一定的等速升温条件下,试样被体传热介质中,在一定的负荷和一定的等速升温条件下,试样被1平方毫平方毫米的压针头压入米的压针头压入1毫米时的温度,对应的国标是毫米时的温度,对应的国标是GB1633-79(目前已被(目前已被GB/T1633-2000所代替)所代替);维卡软化温度的意义:维卡软化温度的意义:是评价材料耐热性能,反映制品在受热条件下是评价材料耐热性能,反映制品在受热条件下物理力学性能的指标之一。
材料的维卡软化温度虽不能直接用于评价材物理力学性能的指标之一材料的维卡软化温度虽不能直接用于评价材料的实际使用温度,但可以用来指导材料的质量控制料的实际使用温度,但可以用来指导材料的质量控制维卡软化温度与材料性能:维卡软化温度与材料性能:维卡软化温度越高,表明材料受热时的尺寸稳维卡软化温度越高,表明材料受热时的尺寸稳定性越好,热变形越小,即耐热变形能力越好,刚性越大,模量越高定性越好,热变形越小,即耐热变形能力越好,刚性越大,模量越高PP-R是将丙烯及乙烯单体混合在一起聚合,在聚合物主链上无规是将丙烯及乙烯单体混合在一起聚合,在聚合物主链上无规则地分布着丙烯单体或乙烯单体反应后的链段乙烯链段的存在使共聚则地分布着丙烯单体或乙烯单体反应后的链段乙烯链段的存在使共聚物无法结晶,即使乙烯含量很少,也会使聚丙烯的结晶能力大大降低物无法结晶,即使乙烯含量很少,也会使聚丙烯的结晶能力大大降低例如含例如含3%乙烯时,聚丙烯的乙烯时,聚丙烯的玻璃化温度玻璃化温度下降下降11,如果用此种聚,如果用此种聚丙烯为原料制成薄膜,其使用最低温度可降低丙烯为原料制成薄膜,其使用最低温度可降低10左右PP-R(无规共聚物)的结构与特点(无规共聚物)的结构与特点PP-R的应用:的应用:用于热水管道及采暖系统,节能显著。
用于热水管道及采暖系统,节能显著PP-R。