聚丙烯〔PP〕的介绍聚丙烯概述聚丙烯承受齐格勒-纳塔催化剂使丙烯催化聚合而得,它是分子链节排列得很规整的结晶形等规 聚合物聚丙烯的英文名称为Polypropylene,简称PP,俗称百折胶聚丙烯按其结晶度可以分 为等规聚丙烯和无规聚丙烯,等规聚丙烯为高度结晶的热塑性树脂,结晶度高达 95%以上,分子量在 8~15 万之间,以下介绍的聚丙烯主要为等规聚丙烯而无规聚丙烯在室温下是一种非结晶的、微带粘性的白色蜡状物,分子量低〔3000~10000〕,构造不规整缺乏内聚力,应用较少聚丙烯〔PP〕作为热塑塑料聚合物在塑料领域内有格外广泛的应用,因所用催化剂和聚合工艺不 同,所得聚合物性能,用途也不同PP 有很多有用的性能,但还缺乏固有的韧性,特别是在低于其玻璃化温度的条件下然而,通过添加冲击改性剂,可以提高其抗冲击性能一、聚丙烯的特性(1) 物理性能:聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,密度只有 0.90~.091g/cm3,是目前全部塑料中最轻的品种之一它对水特别稳定,在水中 24h 的吸水率仅为 0.01%,分子量约 8~15 万之间成型性好,但因收缩率大,厚壁制品易凹陷制品外表光泽好,易于着色。
2) 力学性能:聚丙烯的结晶度高,构造规整,因而具有优良的力学性能,其强度和硬度、弹 性都比 HDPE 高,但在室温存低温下,由于本身的分子构造规整度高,所以冲击强度较差,分子量增加的时候,冲击强度也增大,但成型加工性能变差PP 最突出的性能就是抗弯曲疲乏性, 如用 PP 注塑一体活动铰链,能承受 7×107 次开闭的折迭弯曲而无损坏痕迹,干摩擦系数与尼龙相像,但在油润滑下,不如尼龙3) 热性能:PP 具有良好的耐热性,熔点在 164~170℃,制品能在 100℃以上温度进展消毒灭菌,在不受外力的,150℃也不变形脆化温度为-35℃,在低于-35℃会发生脆化,耐寒性不如 聚乙烯4) 化学稳定性:聚丙烯的化学稳定性很好,除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外,对其它各种化学试剂都比较稳定,但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使 PP 软化和溶胀,同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高,所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件,防腐蚀效果良好5) 电性能:聚丙烯的高频绝缘性能优良,由于它几乎不吸水,故绝缘性能不受湿度的影响 它有较高的介电系数,且随温度的上升,可以用来制作受热的电气绝缘制品,它的击穿电压也很 高,适合用作电气配件等。
抗电压、耐电弧性好,但静电度高,与铜接触易老化6) 耐候性:聚丙烯对紫外线很敏感,参加氧化锌、硫代丙酸二月桂酯、碳黑或类似的乳白填 料等可以改善其耐老化性能二、聚丙烯的用途(1) 薄膜制品:聚丙烯薄膜制品透亮而有光泽,对水蒸汽和空气的渗透性小,它分为吹膜薄膜、流延薄膜〔CPP〕、双向拉伸薄膜〔BOPP〕等2) 注塑制品:可用于汽车、电气、机械、仪表、无线电、纺织、国防等工程配件,日用品, 周转箱,医疗卫生器材,建筑材料3) 挤塑制品:可做管材、型材、单丝、渔用绳索打包带、捆扎绳、编织袋,纤维,复合涂 层,片材,板材等吹塑中空成型制品各种小型容器等4) 其它:低发泡、钙塑板,合成木材,层压板,合成纸,高发泡可作构造泡沫体三、聚丙烯的成型加工聚丙烯的成型加工性好,成型的方法很多,如注塑、吹塑、真空热成型、涂覆、旋转成型、熔接、 机加工、电镀和发泡等,并可在金属外表喷涂其中注塑成型的比例大,注塑温度在 180~200 之间,注塑压力在 68.6~137.2MPa,模具温度为 40~60℃预枯燥温度在 80℃左右应避开 PP 长时间与金属壁接触聚丙烯的二次加工性很好,其印刷性比聚乙烯好,照相凸版,胶版、平凹板等印刷方法均可使用, 要获得良好的良好的耐热、耐油、耐水等要求的印刷性能,须经电晕放电处理等再行印刷。
四、聚丙烯的改性聚丙烯可通过填充、增加、共混、共聚、交联来改性如添加碳酸钙、滑石粉、无机矿物质等填 料,可提高刚性、硬度、耐热性和尺寸稳定性;添加玻璃纤维、石棉纤维、云母、玻璃微珠等可 提高拉伸强度,并可改善抗蠕变性、低温抗冲击性;添加弹性体和橡胶等可提高冲击性能、透亮性等等均聚 PP 和共聚 PP 的介绍1. PP 均聚物聚丙烯〔PP〕作为热塑塑料聚合物于 1957 年开头商品化生产,是有规立构聚合物中的第一个其历史意义更表达在,它始终是增长最快的主要热塑性塑料, 2023 年它的全国总产量到达 300 万吨它在热塑性塑料领域内有格外广泛的应用,特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面1.1 化学和性质PP 是在金属有机有规立构催化剂〔Ziegler-Natta 型〕,如 δ-TiCl3-(C2H5)2AlCl 或 TiCl3-〔C2H5)3Al〔效率 300~900 克聚丙烯/克 TiCl3〕作用下,使丙烯单体在把握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,所得聚合物的分子构造有三种不同类型的立体化学构造,数量也不一样这三种构造是指等规聚合物、间规聚合物和无规聚合物在等规 聚丙烯〔最常见的商品形式〕中,甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧,这一构造很简洁形成 结晶态。
等规形式的结晶性赐予它良好的抗溶剂和抗热性能在前十年期间所用的催化剂技术使非等规异构体的生成到达最少程度,消退了对无价值的无规组分进展分别的必要性,简化了生产步骤生产聚丙烯的工艺主要有两种:一种是气相法;一种是液体丙烯淤浆法此外,还有一些 老式淤浆工艺装置在运行,它们承受一种液态饱和烃作为反响介质比较而言,高密度和低密度聚乙烯都有较高的密度,相当低的熔点和较低的弯曲 模量即刚度这些性能差异导致了最终用途不同刚度和易定向性使聚丙烯均聚物适合制作各种 纤维和用于延展带,而它们较高的耐热性使它们能用于制作硬的高压容器和器具及汽车的模塑部 件影响聚丙烯均聚物的加工性能和物理性能的主要因素包括:分子量〔通常用流速 表示〕;分子量分布〔简称 MWD〕;有规立构性和助剂聚丙烯平均分子量范围从约 200 000 到600 000分子量分布通常用聚合物的重均分子量〔〕与数均分子量〔〕的比值表示, 该式又称为多分散性指数一个聚合物的分子量分布对它的加工性能和最终使用性能有举足轻重的影响这 是由于熔融态的聚丙烯对剪切敏感,即当施加的压力上升时,其表观粘度降低分子量分布范围 宽的聚丙烯比分布窄的更对剪切敏感,因而具有宽范围分子量分布的材料在注塑过程中更易于加 工。
某些特定的用途,特别是纤维,则要求窄范围的分子量分布分子量分布与催化剂体系和聚 合反响工艺都有关系常用过氧化物在反响器后面的挤压过程进展化学裂解,使分子量分布范围 变窄这一过程称为把握流变学〔CR〕过程与聚乙烯相比较,等规聚丙烯其独特的分子构造及螺旋状晶体导致其分子链更易 受光和热而氧化降解在通常的加工和最终使用条件下,聚丙烯要经受无规的断链作用,导致分 子量降低和流速上升全部的商品级聚丙烯都含有稳定剂,以便在加工时保护材料,供给令人满 意的最终使用性能对于特别的用途,除了加抗氧剂和紫外线抑制剂外,还须加其它添加剂例 如:在薄膜配方中参加润滑剂和防粘剂,以削减摩擦系数并防止薄膜自身粘连在包装材料中添 加抗静电以消退静电荷为了提高透亮度或缩短模型周期,则需用成核剂均聚物树脂通常按流速和最终用途分类流速取决于平均分子量和分子量分布两 者某些特别用途要求流速高达 400 分克/分钟,而一般商品均聚物的流速则在 0.5-50 分克/ 分钟的范围以内流速通常是确定加工特性最主要的因素1.2 加工和应用聚丙烯极好的流淌性能和宽范围的流速,以及其它独特的聚合物特性相结合,使它具有优异的加工性能较低的流速能满足挤压带、带状长丝和单丝等的加工要求,还能使成品有抗张强度和低延长性,同时保持足够的横向完整性,使卷丝机导向装置上的劈裂和粉尘飞扬的状况到达最低程度。
为了抵消它们特有的低横向强度和断裂倾向〔原纤化〕,定向程度更高的薄膜到纤维产品,如:粗纤度纺织品、细绳和绳子,通常要求流速在7~20 的范围内含有发泡剂的装饰带条产品是由流速接近于 10 的聚丙烯挤压而成的,这样才能使熔体强度和定向力量到达适当的均衡这种聚合物经中等程度的定向,能产生光滑的类似缎于一样的外表效果,产品有足够的横向强度可以延缓断裂非织布和多丝产品的挤压需要一种低粘度、自由流淌的材料,因此, 流速极高的聚丙烯用于这些用途浇铸 PP 薄膜大量用于绘图艺术品方面另外,薄膜可以双轴取向和热变定,使具有极好的机械性能和热性能,应用于各种性能层合材料和包装材料方面使用管式水冷激工艺可以把 PP 加工成共挤出吹制薄膜以及单层薄膜热成型用的挤塑片材要求使用低流速配方的材料, 使具有足够的熔体强度当使用 PP 挤塑型材时,较低的流速加工性能总是要好些型材挤压通常限于较小的截面以便能用水急冷保证产品具有足够的韧度PP 还可以挤塑成管状产品,如饮料吸管和饮用水管PP 缆涂层方面也有用途在用量方面仅次于挤塑的注塑加工很适应聚丙烯的特性PP 良好的流淌性能和强韧机械特性,被利用来生产很多种不同类型的具有内在的强韧机械性能的产品。
良好的加工性能 与极好的抗应力断裂性能产生了优良的模塑成型的密封罩一般而言,低流速配方材料用于生产 厚壁产品和那些要求韧性的产品高流速的材料用于生产薄壁部件和要求快速加工的产品1.3 市场PP 均聚物可使用各种加工工艺,生产范围很宽的产品挤塑制品是消耗 PP 的最大市场,而纺织纤维和单丝又是其中最大的局部长期以来,PP 始终是制造纤维的主要原料,这是由于它的着色力量、耐磨损、耐化学品性能以及有利的经济条件定向和非定向薄膜占据挤塑制品市场的其次大份额,并且是连续保持增长的领域注塑品是 PP 均聚物的其次大市场,包括容器、密封器、汽车方面的应用、家庭用品、玩具及其它很多消费品和工业方面的最终用途很多吹塑容器选用聚丙烯,是由于它的良好的隔潮性能和足够的清沏度鉴于对将来塑料制品的需求,PP 均聚物将连续保持增长良好的经济方面的条件、良好的机械性能以及重量轻、着色力量强和易于加工等特性,将使 PP 连续成为本世纪众多应用领域的首选材料2. 抗冲击型 PP 共聚物PP 有很多有用的性能,但还缺乏固有的韧性,特别是在低于其玻璃化温度的条件下 然而,通过添加冲击改性剂,可以提高其抗冲击性能传统改进性为弹性体,通常为乙丙橡胶。
普遍认为,遍布于半结晶态聚丙烯基体内的橡胶粒子,能在界面上形成很多应力集中点, 防止局部形变,和断裂扩展抗冲击改性剂始终是在共混时添加进去的,最近,弹性体组分的现场合成已经具有商业重要性而且,正在宣传用一种系列的冲击改性剂来代替乙丙橡胶,即Flexomer 聚烯烃、Exact 塑弹体和Insite 聚合物这些都是烯烃聚合物,它们填补了极低密度 聚乙烯和传统乙丙弹性体之间的空白2.1 化学和性能等规 PP 均聚物,是在 Ziegler-Natta 催化剂体系催化下,由丙烯聚合而成的乙丙橡胶组分在一系列反响器中合成的,或是预先购置,然后在挤压机内与 PP 均聚物共混生成的抗冲击聚丙烯经粒化后出售现场生产的抗冲击 PP 共聚物,可以通过选用适宜的催化剂组成及反响器条件,来准确地把握其重要的性能催化剂组成和反响器条件打算基体树脂的结晶度、 橡胶组分的组成和数量及总体分子量分布抗冲击 PP 是最轻的热塑性塑料之一,其密度低于 1,每磅产品的价格低于 PET、。