塑料材料-聚丙烯PP的基本物理化學(xué)特性及典型應(yīng)用介紹精

1、聚丙烯（PP）的介紹聚丙烯概述聚丙烯采用齊格勒-納塔催化劑使丙烯催化聚合而得，它是分子鏈節(jié)排列得很規(guī)整的結(jié)晶形等規(guī) 聚合物。聚丙烯的英文名稱為Polypropylene,簡稱PP,俗稱百折膠。聚丙烯按其結(jié)晶度可以分 為等規(guī)聚丙烯和無規(guī)聚丙烯，等規(guī)聚丙烯為高度結(jié)晶的熱塑性樹脂，結(jié)晶度高達95%以上，分子 量在815萬之間，以下介紹的聚丙烯主要為等規(guī)聚丙烯。而無規(guī)聚丙烯在室溫下是一種非結(jié)晶 的、微帶粘性的白色蠟狀物，分子量低（300010000），結(jié)構(gòu)不規(guī)整缺乏內(nèi)聚力，應(yīng)用較少。聚丙烯（PP）作為熱塑塑料聚合物在塑料領(lǐng)域內(nèi)有十分廣泛的應(yīng)用，因所用催化劑和聚合工藝不 同，所得聚合物性能，用途也不同。

2、PP有很多有用的性能，但還缺乏固有的韌性，特別是在低 于其玻璃化溫度的條件下。然而，通過添加沖擊改性劑，可以提高其抗沖擊性能。聚丙烯（PP）轄11CH久在簟年之塑感，密度僅藁口，典eg 加工性愁乾燥卜易染色;2而源性佳耀魁”崩化性佳4 r高羲就特性 耐衡擘性缺然小卷整之具彩押出不易2"易襁紫外魄分蹄3-不易接合4、易氧化用蕊水管腰膜、騰布、重映蔽材料，容器、汽事保附悍、倭表板跤一、聚丙烯的特性（1）物理性能：聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結(jié)晶的聚合物，密度只有0.90.091g/cm3, 是目前所有塑料中最輕的品種之一。它對水特別穩(wěn)定，在水中24h的吸水率僅為0.01%，分子量

3、約815萬之間。成型性好，但因收縮率大，厚壁制品易凹陷。制品表面光澤好，易于著色。（2）力學(xué)性能：聚丙烯的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其強度和硬度、彈 性都比HDPE高，但在室溫和低溫下，由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，所以沖擊強度較差，分子 量增加的時候，沖擊強度也增大，但成型加工性能變差。PP最突出的性能就是抗彎曲疲勞性， 如用PP注塑一體活動鉸鏈，能承受7X107次開閉的折迭彎曲而無損壞痕跡，干摩擦系數(shù)與尼龍 相似，但在油潤滑下，不如尼龍。（3）熱性能：PP具有良好的耐熱性，熔點在164170,制品能在100以上溫度進行消毒滅 菌，在不受外力的，150也不變形。脆化溫度為-3

4、5,在低于-35會發(fā)生脆化，耐寒性不如 聚乙烯。（4）化學(xué)穩(wěn)定性：聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性很好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對其它各種化學(xué) 試劑都比較穩(wěn)定，但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使PP軟化和溶脹，同時它的化學(xué) 穩(wěn)定性隨結(jié)晶度的增加還有所提高，所以聚丙烯適合制作各種化工管道和配件，防腐蝕效果良好。（5）電性能：聚丙烯的高頻絕緣性能優(yōu)良，由于它幾乎不吸水，故絕緣性能不受濕度的影響。 它有較高的介電系數(shù)，且隨溫度的上升，可以用來制作受熱的電氣絕緣制品，它的擊穿電壓也很 高，適合用作電氣配件等?？闺妷?、耐電弧性好，但靜電度高，與銅接觸易老化。（6）耐候性：聚丙烯對紫外線很敏感，加入氧化鋅、硫

5、代丙酸二月桂酯、碳黑或類似的乳白填 料等可以改善其耐老化性能。二、聚丙烯的用途（1）薄膜制品：聚丙烯薄膜制品透明而有光澤，對水蒸汽和空氣的滲透性小，它分為吹膜薄膜、 流延薄膜（CPP）、雙向拉伸薄膜（BOPP）等。（2）注塑制品：可用于汽車、電氣、機械、儀表、無線電、紡織、國防等工程配件，日用品， 周轉(zhuǎn)箱，醫(yī)療衛(wèi)生器材，建筑材料。（3）擠塑制品：可做管材、型材、單絲、漁用繩索。打包帶、捆扎繩、編織袋，纖維，復(fù)合涂 層，片材，板材等。吹塑中空成型制品各種小型容器等。（4）其它：低發(fā)泡、鈣塑板，合成木材，層壓板，合成紙，高發(fā)泡可作結(jié)構(gòu)泡沫體。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

6、，如注塑、吹塑、真空熱成型、涂覆、旋轉(zhuǎn)成型、熔接、 機加工、電鍍和發(fā)泡等，并可在金屬表面噴涂。其中注塑成型的比例大，注塑溫度在180200 之間，注塑壓力在68.6137.2MPa，模具溫度為4060。預(yù)干燥溫度在80左右。應(yīng)避免PP 長時間與金屬壁接觸。聚丙烯的二次加工性很好，其印刷性比聚乙烯好，照相凸版，膠版、平凹板等印刷方法均可使用， 要獲得良好的良好的耐熱、耐油、耐水等要求的印刷性能，須經(jīng)電暈放電處理等再行印刷。四、聚丙烯的改性聚丙烯可通過填充、增強、共混、共聚、交聯(lián)來改性。如添加碳酸鈣、滑石粉、無機礦物質(zhì)等填 料，可提高剛性、硬度、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性；添加玻璃纖維、石棉纖維、云母、玻

7、璃微珠等可 提高拉伸強度，并可改善抗蠕變性、低溫抗沖擊性；添加彈性體和橡膠等可提高沖擊性能、透明 性等等。均聚PP和共聚PP的介紹1. PP均聚物聚丙烯（PP）作為熱塑塑料聚合物于1957年開始商品化生產(chǎn)，是有規(guī)立構(gòu)聚合物 中的第一個。其歷史意義更體現(xiàn)在，它一直是增長最快的主要熱塑性塑料，2004年它的全國總 產(chǎn)量達到300萬噸。它在熱塑性塑料領(lǐng)域內(nèi)有十分廣泛的應(yīng)用，特別是在纖維和長絲、薄膜擠壓、 注塑加工等方面。1.1 化學(xué)和性質(zhì)PP是在金屬有機有規(guī)立構(gòu)催化劑（Ziegler Natta型），如6 -TiCl3-（C2H5）2AlCl 或TiCl3- （C2H5）3Al （效率300900克

8、聚丙烯/克TiCl3）作用下，使丙烯單體在控制的溫度 和壓力條件下合成的。因所用催化劑和聚合工藝不同，所得聚合物的分子結(jié)構(gòu)有三種不同類型的 立體化學(xué)結(jié)構(gòu)，數(shù)量也不一樣。這三種結(jié)構(gòu)是指等規(guī)聚合物、間規(guī)聚合物和無規(guī)聚合物。在等規(guī) 聚丙烯（最常見的商品形式）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)。等規(guī)形式的結(jié)晶性賦予它良好的抗溶劑和抗熱性能。在前十年期間所用的催化劑技術(shù)使 非等規(guī)異構(gòu)體的生成達到最少程度，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。生產(chǎn)聚丙烯的工藝主要有兩種：一種是氣相法；一種是液體丙烯淤漿法。此外，還有一些 老式淤漿工藝裝置在運行，它們采

9、用一種液態(tài)飽和烴作為反應(yīng)介質(zhì)。比較而言，高密度和低密度聚乙烯都有較高的密度，相當(dāng)?shù)偷娜埸c和較低的彎曲 模量即剛度。這些性能差異導(dǎo)致了最終用途不同。剛度和易定向性使聚丙烯均聚物適合制作各種 纖維和用于延展帶，而它們較高的耐熱性使它們能用于制作硬的高壓容器和器具及汽車的模塑部 件。影響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（簡稱MWD）；有規(guī)立構(gòu)性和助劑。聚丙烯平均分子量范圍從約200 000到 600 000。分子量分布通常用聚合物的重均分子量（）與數(shù)均分子量（）的比值表示，。該式又 稱為多分散性指數(shù)。一個聚合物的分子量分布對它的加工性能和最終使用

10、性能有舉足輕重的影響。這 是因為熔融態(tài)的聚丙烯對剪切敏感，即當(dāng)施加的壓力升高時，其表觀粘度降低。分子量分布范圍 寬的聚丙烯比分布窄的更對剪切敏感，因而具有寬范圍分子量分布的材料在注塑過程中更易于加 工。某些特定的用途，特別是纖維，則要求窄范圍的分子量分布。分子量分布與催化劑體系和聚 合反應(yīng)工藝都有關(guān)系。常用過氧化物在反應(yīng)器后面的擠壓過程進行化學(xué)裂解，使分子量分布范圍 變窄。這一過程稱為控制流變學(xué)（CR）過程。與聚乙烯相比較，等規(guī)聚丙烯其獨特的分子結(jié)構(gòu)及螺旋狀晶體導(dǎo)致其分子鏈更易 受光和熱而氧化降解。在通常的加工和最終使用條件下，聚丙烯要經(jīng)受無規(guī)的斷鏈作用，導(dǎo)致分 子量降低和流速升高。所有的商品

11、級聚丙烯都含有穩(wěn)定劑，以便在加工時保護材料，提供令人滿 意的最終使用性能。對于特別的用途，除了加抗氧劑和紫外線抑制劑外，還須加其它添加劑。例 如：在薄膜配方中加入潤滑劑和防粘劑，以減少摩擦系數(shù)并防止薄膜自身粘連。在包裝材料中添 加抗靜電以消除靜電荷。為了提高透明度或縮短模型周期，則需用成核劑。均聚物樹脂通常按流速和最終用途分類。流速取決于平均分子量和分子量分布兩 者。某些特殊用途要求流速高達400分克/分鐘，而普通商品均聚物的流速則在0.5-50分克/ 分鐘的范圍以內(nèi)。流速通常是確定加工特性最主要的因素。1.2 加工和應(yīng)用聚丙烯極好的流動性能和寬范圍的流速，以及其它獨特的聚合物特性相結(jié)合，使

12、它具有優(yōu)異的加工性能。較低的流速能滿足擠壓帶、帶狀長絲和單絲等的加工要求，還能使成品 有抗張強度和低延伸性，同時保持足夠的橫向完整性，使卷絲機導(dǎo)向裝置上的劈裂和粉塵飛揚的 情況達到最低程度。為了抵消它們特有的低橫向強度和斷裂傾向（原纖化），定向程度更高的薄 膜到纖維產(chǎn)品，如：粗纖度紡織品、細繩和繩子，通常要求流速在720的范圍內(nèi)。含有發(fā)泡劑 的裝飾帶條產(chǎn)品是由流速接近于10的聚丙烯擠壓而成的，這樣才能使熔體強度和定向能力達到 適當(dāng)?shù)木?。這種聚合物經(jīng)中等程度的定向，能產(chǎn)生光滑的類似緞于一樣的表面效果，產(chǎn)品有足 夠的橫向強度可以延緩斷裂。非織布和多絲產(chǎn)品的擠壓需要一種低粘度、自由流動的材料，因此

13、， 流速極高的聚丙烯用于這些用途。澆鑄PP薄膜大量用于繪圖藝術(shù)品方面。另外，薄膜可以雙軸取向和熱變定，使具 有極好的機械性能和熱性能，應(yīng)用于各種性能層合材料和包裝材料方面。使用管式水冷激工藝可 以把PP加工成共擠出吹制薄膜以及單層薄膜。熱成型用的擠塑片材要求使用低流速配方的材料， 使具有足夠的熔體強度。當(dāng)使用PP擠塑型材時，較低的流速加工性能總是要好些。型材擠壓通 常限于較小的截面以便能用水急冷保證產(chǎn)品具有足夠的韌度。PP還可以擠塑成管狀產(chǎn)品，如飲 料吸管和飲用水管。PP在線纜涂層方面也有用途。在用量方面僅次于擠塑的注塑加工很適應(yīng)聚丙烯的特性。PP良好的流動性能和強 韌機械特性，被利用來生產(chǎn)許

14、多種不同類型的具有內(nèi)在的強韌機械性能的產(chǎn)品。良好的加工性能 與極好的抗應(yīng)力斷裂性能產(chǎn)生了優(yōu)良的模塑成型的密封罩。一般而言，低流速配方材料用于生產(chǎn) 厚壁產(chǎn)品和那些要求韌性的產(chǎn)品。高流速的材料用于生產(chǎn)薄壁部件和要求快速加工的產(chǎn)品。1.3 市場PP均聚物可使用各種加工工藝，生產(chǎn)范圍很寬的產(chǎn)品。擠塑制品是消耗PP的最大市場，而紡織纖維和單絲又是其中最大的部分。長期以 來，PP一直是制造纖維的主要原料，這是因為它的著色能力、耐磨損、耐化學(xué)品性能以及有利 的經(jīng)濟條件。定向和非定向薄膜占據(jù)擠塑制品市場的第二大份額，并且是繼續(xù)保持增長的領(lǐng)域。注塑品是PP均聚物的第二大市場，包括容器、密封器、汽車方面的應(yīng)用、家

15、庭用 品、玩具及其它許多消費品和工業(yè)方面的最終用途。許多吹塑容器選用聚丙烯，是因為它的良好的隔潮性能和足夠的清沏度。鑒于對 未來塑料制品的新需求，PP均聚物將繼續(xù)保持增長。良好的經(jīng)濟方面的條件、良好的機械性能 以及重量輕、著色能力強和易于加工等特性，將使PP繼續(xù)成為本世紀眾多應(yīng)用領(lǐng)域的首選材料。2.抗沖擊型PP共聚物PP有很多有用的性能，但還缺乏固有的韌性，特別是在低于其玻璃化溫度的條件 下。然而，通過添加沖擊改性劑，可以提高其抗沖擊性能。傳統(tǒng)改良性為彈性體，通常為乙丙 橡膠。普遍認為，遍布于半結(jié)晶態(tài)聚丙烯基體內(nèi)的橡膠粒子，能在界面上形成許多應(yīng)力集中點， 防止局部形變，和斷裂擴展?？箾_擊改性劑

16、一直是在共混時添加進去的，最近，彈性體組分的現(xiàn) 場合成已經(jīng)具有商業(yè)重要性。而且，正在宣傳用一種新系列的沖擊改性劑來代替乙丙橡膠，即 Flexomer聚烯烴、Exact塑彈體和Insite聚合物。這些都是烯烴聚合物，它們填補了極低密度 聚乙烯和傳統(tǒng)乙丙彈性體之間的空白。2.1 化學(xué)和性能等規(guī)PP均聚物，是在Ziegler-Natta催化劑體系催化下，由丙烯聚合而成的。乙 丙橡膠組分在一系列反應(yīng)器中合成的，或是預(yù)先購買，然后在擠壓機內(nèi)與PP均聚物共混。生成 的抗沖擊聚丙烯經(jīng)粒化后出售?，F(xiàn)場生產(chǎn)的抗沖擊PP共聚物，可以通過選用合適的催化劑組成 及反應(yīng)器條件，來精確地控制其重要的性能。催化劑組成和反應(yīng)

17、器條件決定基體樹脂的結(jié)晶度、 橡膠組分的組成和數(shù)量及總體分子量分布?？箾_擊PP是最輕的熱塑性塑料之一，其密度低于1,每磅產(chǎn)品的價格低于PET、 PBT、高抗沖擊聚苯乙烯和ABS。按比容計，抗沖擊PP的單位體積成本低于上述那些樹脂和聚氯 乙烯（PVC）。僅有HDPE在這方面堪與匹敵?？箾_擊型PP通常在適中的溫度下加工，范圍為350 550°F?？箾_擊聚丙烯共聚物具有廣譜的熔體流動速率，通常范圍為從小于1到約30。具有最 高熔體流動速率的樹脂，通常是由熔體流動速率較低的材料“減粘裂化”制得。也就是對從反應(yīng) 器出來后的材料進行一步反應(yīng)，降低平均分子量，從而制得熔體流速更高的產(chǎn)品。抗沖擊聚丙

18、烯 共聚物對化學(xué)品和環(huán)境應(yīng)力斷裂有很高的抵抗力。經(jīng)處理后，材料可具備優(yōu)良的懸臂梁式?jīng)_擊強 度和較低的加納爾沖擊性能。懸臂梁式?jīng)_擊強度范圍在0.5到大于15英尺磅/英寸;在-40°F 下，加納爾沖擊強度范圍為15到300英寸磅以上。橡膠組分為聚丙烯提供了沖擊強度，卻使抗沖擊聚丙烯相對于均聚物而言，降低 了剛度和熱變形溫度。加填料的抗沖擊聚丙烯共聚物能夠忍受更高的溫度而不變形。填料一般為 玻璃纖維。云母、滑石和碳酸鈣。這些聚合物的最終用戶應(yīng)該知道對每一種規(guī)格的產(chǎn)品，在不同 的熔化強度、熔體流速、剛度和熱變形溫度之間需作出權(quán)衡。2.2 用途抗沖擊聚丙烯的主要商業(yè)用途是用在汽車、家用品、器具

19、中的注塑件。它的抗沖 擊能力、低密度、著色能力和加工性能使它成為理想的材料。具有較高熔體流速的中等抗沖擊樹 脂品級有較高的流動性能，這個特點在注塑大型部件如：汽車面板時特別有用。高抗沖擊能力具有較低熔體流速的樹脂（一般小于2），可以轉(zhuǎn)化成抗穿刺性極 好的薄膜，這種薄膜的抗沖擊能力和耐蒸汽殺菌能力，適合做一次性醫(yī)療廢品袋。擠壓片材可以 用熱成型法加工成大而厚的部件，如：汽車工業(yè)中的護板和汽車車尾行李箱襯里。彈性體組分改 良聚丙烯抗沖擊性能的機理，在材料受沖擊時，可誘導(dǎo)應(yīng)力白化。大多數(shù)用途是以彈性組分在聚 丙烯基體中的分散度為基礎(chǔ)的?；谂c此相反的概念，正在開發(fā)新型的保險杠。其結(jié)果是形成了 一個分

20、子復(fù)合結(jié)構(gòu)。注釋：聚丙烯一一丙烯的聚合物 英文名稱polypropylene縮寫PP 均聚物一一由一種單體聚合而成的聚合物稱為均聚物。高分子一一高分子就是那些分子量特別大的物質(zhì)。常見的分子,我們稱它們?yōu)樾》肿?一般由幾個 或幾十個原子組成，分子量也在幾十到幾百之間。如水分子的分子量為18、二氧化硫的分子量 是44。高分子則不同，它的分子量至少要大于1萬。高分子物質(zhì)的分子一般由幾千、幾萬甚至 幾十萬個原子組成，它的分子量也就是幾萬、幾十萬、甚至以億來計算。高分子的“高”就是指 它的分子量高。聚合物一一高分子分為天然高分子和人工合成高分子，天然橡膠，棉花等都屬于天然高分子。人 工合成高分子主要包括

21、：化學(xué)纖維、合成橡膠和合成樹脂（塑料），也稱為三大合成材料。此外， 大多數(shù)涂料和粘合劑的主要成分也是人工合成高分子。人工合成高分子又被稱為聚合物 （Polymer）。如：聚丙烯、聚乙烯等。共聚物一一兩種或兩種以上的單體或單體與聚合物間進行的聚合稱為共聚，共聚得到的產(chǎn)物即為 共聚物。分嵌段共聚物、接枝共聚物、無規(guī)共聚物、有規(guī)共聚物等。PP聚丙烯類別名：PP （聚丙烯）典型應(yīng)用范圍:汽車工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的PP:擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等），器械（洗 碗機門襯墊、干燥機通風(fēng)管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等），日用消費品 （草坪和園藝設(shè)備如 剪草機和噴水器等）。注塑模工藝條件：干燥處理：如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處理。熔化溫度：220275C，注意不要超過275C。模具溫度：4080C，建議使用50C。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。注射壓力：可大到1800ba