聚丙烯基础知识.pptx

等规聚丙烯的主要结晶形式为 α 型，属单斜晶系，计算密度为 0.936g/cm3， 在热力学上比较稳定。如将熔体快速冷却到低温或冷拉，α性结晶可得到准晶（或 成称为非晶相或近晶的排列），它是一种分子（或链段）聚集体，其中个别分子 链保持像单斜结晶体中那样的螺旋构型，但有序程度还达不到一般所说的结晶， 密度约为 0.88g/cm3，加热则变成 α 型。此外，还有 β 和 γ 两种形式，两者都有 一个三元螺旋构型。如将熔体骤冷至 100℃~130℃就可得到 β 型，属六方晶系， 密度为 0.939g/ cm3，熔点 145℃~150℃，加热则转变为 α 型。熔体在高压下结 晶则生成 γ 型，属三斜晶系，其熔点较 α 型低 10℃。
CH2 C CH2 C CH2 C CH2 C
CH3
H
CH3
H
如果立构中心 D 型和 L 型无规则地连接，甲基无规则地分布在主链平面两
侧，就构成了 aPP：
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一 寸 光 阴 不 可轻
CH3
CH3
CH2 C CH2 C CH2Hຫໍສະໝຸດ HHCH3
C CH2 C
CH3
H
等规聚丙烯是高结晶的高立体定向性的热塑性树脂，结晶度 60%~70%， 等规度>90%，吸水率 0.01%~0.03%，有高强度、高刚度、高耐磨性、高介电性， 其缺点是不耐低温冲击，不耐气候，静电高。
一 寸 光 阴 不 可轻
第一章 聚丙烯的结构和性质
第一节 聚丙烯的结构
一、分子结构
由丙烯聚合的高分子化合物，聚合反应中链增长的方式，即下一个单体连接 到分子链上的形式决定了分子链的形状和甲基的空间排列，决定其立构规整度， 进而决定其结晶结构、结晶度、密度及相关的物理机械性能。 1．等规
聚丙烯（iPP）、间规聚丙烯（sPP）和无规聚丙烯（aPP） 聚丙烯 立构中心的空间构型有 D 型和 L 型两种：
间规聚丙烯结晶点较低（与等规聚丙烯相比），为 20%~30%，密度低 （0.7~0.8g/cm3），熔点低（125~148℃），分子量分布较窄（Mw/Mv=1.7~2.6）， 弯曲模量低，冲击强度高，最为优异的是透明性、热密封性和耐辐射性，但加工 性较差（以茂金属催化剂聚合可得间规度大于 80%的间规聚丙烯）。
聚丙烯从熔融态缓慢冷却可以形成球晶。根据不同的结晶条件，结晶直径可 从 1µm 到 100µm。
聚丙烯的结晶速率随结晶温度而变化，在玻璃化温度和熔点之间，温度越高， 结晶速率越小，而温度越低，结晶则难于进行。因此，在此温度范围内有一个结
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一寸光阴不可轻
晶速率最大的结晶温度，一般在 120℃~130℃附近。 聚丙烯靠其分子的立体规整性而具有结晶能力。由于聚丙烯的某些机械和物
无规聚丙烯分子量小，一般为 3000 至几万，结构不规整，缺乏内聚力，在 室温下是非结晶、微带粒性的蜡状固体。
2．无规共聚物、抗冲共聚物和多元共聚物 丙烯-乙烯无规共聚物：使丙烯和乙烯的混合物聚合，所得聚合物的主链上 无规则地分布着丙烯和乙烯链段，乙烯含量一般为 1%~4%（质量分数），乙烯 抑制丙烯结晶，使无规共聚物结晶度下降，熔点、玻璃化温度、脆化点降低，结 晶速度变慢，材料变软，透明度提高，韧性、耐寒性、冲击强度均较均聚物提高， 主要用于高抗冲击性和韧性制品。 丙烯-乙烯嵌段共聚物：在单一的丙烯聚合后除去未反应的丙烯，再与乙烯 聚合所得产物，通常嵌段共聚体中乙烯含量为 5%~20%（质量分数）。丙烯-乙 烯嵌段共聚物实际是聚乙烯、聚丙烯和末端嵌段共聚物的混合物，这种混合物既 保持了一定程度的刚性，又提高了冲击强度，但透明性和光泽性有所下降。
无规 EP：
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一寸光阴不可轻
CH3
H
CH2 C CH2 CH2 C CH2
H
CH3
抗冲共聚物：—PP—PE—EP— 多元共聚物是由三种以上原料聚合而成的高分子化合物，如丙烯、乙烯、 丁烯等共聚物。
对于含少量乙烯的无规共聚物，由于乙烯单体存在扰乱了丙烯链的规整性， 从而降低结晶性和熔点，改进 PP 的缺点而具有较好的低温特性和透明性。在相 同乙烯含量下，乙烯在聚合物中较均匀分布的产品性能较好。
三、分子量及其分布
聚丙烯具有分子量的多分散性，即它是由分子量不同的同系分子组成的混合 物，这种分子量的不均一性，虽然对其化学性能影响很小，但对聚合物的物理、 力学及流变性却有重要的影响。
CH3 D： CH2 C
H
H L： CH2 C
CH3
如果此立构中心 D 型或 L 型单独相连，就构成 iPP：
CH3
CH3
CH3
CH2 C CH2 C CH2 C 或
H
H
H
H
H
H
CH2 C CH2 C CH2 C
CH3
CH3
CH3
如果立构中心 D 型和 L 型交替连接，就构成 sPP：
H
CH3
H
CH3
理性能与结晶度有关，同样的分子量，由于成型条件不同，结晶度也会变化。骤 冷时结晶度低，渐冷时结晶度高。当熔融的聚丙烯冷却时，由于分子链的缠绕以 及螺旋状分子必须折叠形成平板，因而对微晶的形成产生阻力，所以等规聚丙烯 的结晶度不可能达到 100%。聚丙烯成型制品结晶度最低的为快速冷却的薄膜， 仅 30%。注塑制品结晶度可达 50%~60%，即使很高等规度的聚丙烯，经小心退 火，其结晶度也不会超过 30%。因此，聚丙烯被看作是半结晶聚合物。
嵌段共聚物的聚丙烯链段可以保持结晶性和均聚物的高温性能，聚乙烯和 乙丙共聚物的链段可改进低温性能和冲击性能。采用 P—EP 型嵌段共聚合，能 提高冲击强度，但没有纯粹的嵌段共聚物，而是聚合物（乙丙无规）嵌段物与 PP 和 PE 的混合物。
丙烯嵌段物的冲击强度是随丙烯（P）部分和乙丙（EP）部分的结构与比 率而变化的。
二、立体化学和结晶性
聚丙烯链的形式主要有等规、间规、无规和立体嵌段四种，大多数工业聚丙 烯是等规物。由于催化剂和反应的条件不同，会有少量无规物、立体嵌段和更少 量的间规聚合物（见图）。
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一 寸 光 阴 不 可轻
等规 间规 无规
聚丙烯的立构规整性
立体嵌段
聚合物分子的单元链段含有不对称碳原子，因此具有两种相反的空间构型。 聚丙烯分子有相同构型的单体头尾相连接而成，则为等规聚丙烯；由两种构型单 元有规律地交替连接而成，则为间规聚丙烯；无规律的任意排列则为无规聚丙烯 。