聚丙烯物理化学性能

第二节聚丙烯（PP）

2.1 聚丙烯的结构

＜一＞定义聚丙烯是丙烯的聚合产物。

CH2CH

n

CH3

＜二＞ PP 的聚合

Zieglar-Natta 催化剂催化的阴离子配位聚合制成等规PP。该反

应的副产物是无规PP。

＜三＞ PP 的三种不同立体构型聚丙烯大分子链上侧甲基的空间位置有三种不同的排列方式，即等规、间规和无规．由于侧甲基的位阻效

应，使得聚丙烯分子链以三个单体单元为一个螺旋周期的螺旋形结

构。由于侧甲基空间排列方式不同，其胜能也就有所不同。等规

聚丙烯的结构规整性好，具有高度的结晶性，熔点高，硬度和刚度

大，力学性能好；无规聚丙烯为无定型材料，是生产等规聚丙烯的

副产物，强度很低，其单独使用价值不大，但作为填充母料的载体

效果很好，还可作为聚丙烯的增韧改性剂等。间规聚丙烯的性能介

于前两者之间，结晶能力较差，硬度与刚度小，但冲击性能较

好。、

等规PP 的等规度（等规指数）是指等规聚合物所占的重量百分

比，一般是由正庚烷回流萃分子量聚合物后的剩余物，用质量分数

（%）表示。这仅仅是一种粗略的量度，因为某些高分子量的无

规异构体以及高

分子量的等规、无规、间规嵌段分子链在正庚

聚丙烯中侧甲基的存在，使分子链上交替出现叔碳原子，而叔碳原

子极易发生氧化反应，导致聚丙烯的耐氧化性和耐辐射性差，因此

使得聚丙烯的化学性质与聚乙烯相比有较大改变，在热和紫外线以

及其他高能射线的作用下更易断链而不是交联。

<四> 等规PP 的聚集态和结晶结构聚丙烯制品的晶体属球晶结构，具

体形态有α、β、γ和拟六方 4 种晶型，不同晶型的聚合物在性能

上有差异，α晶型属单斜晶系，它是最常见、热稳定性最好、力学

性能好的晶型，熔点为176℃，相对密度0.936；β晶型属六方

晶系，它不易得到，一般骤冷或加月晶

型成核剂可得到，但它的冲击性能好，熔点147 ℃ ，相对密度

0.922 ，制品表面多孔或粗糙；γ晶型属三斜晶系，熔点

150℃ ，相对密度为0.946 ，形成的机会比β晶型还少，在特定

条件下才可获得；拟六方为不稳定结构，骤冷可制成，相对密度为

0.88 ，主要产生于拉伸单丝和扁丝制品中。

聚丙烯制品球晶的种类对性能影响大，球晶尺寸的大小对制品性

能的影响更大，大球晶制品的冲击强度低、透明隆差，而小球晶则

正相反。

2.2 聚丙烯的性能

1、基本性能聚丙烯树脂为白色蜡状物固体，它的密度很低，在

0.89 一0.92g /cm3之间，是塑料材料中除4-甲基-1-烯

（P4MP ）之外最轻的品种。聚丙烯综合性能良好，原料来源丰

富，生产工艺简单，而且价格低廉。

2、力学性能力学性能聚丙烯的力学性能与聚乙烯相比，其强度、刚

度和硬度都比较高，光泽性也好。但在塑料材料中仍属于偏低的。

如果需要高强度时，可选用高结晶聚丙烯或填充、增强聚丙烯。聚丙烯的冲击强度对温度的依赖性很大，其冲击强度较低，特别是低温冲击强度低。聚丙烯的冲击强度还与分子量、结晶度、结晶尺寸等因素有关。聚丙烯还具有优良的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。

3、热性能

聚丙烯具有良好的耐热性。可在100℃ 以上使用，轻载下可达120℃ ，无载条件下最高连续使用温度可达120℃ ，短期使用温度为150℃ 。聚丙烯的耐沸水、耐蒸汽性良好，特别适于制备医用高压消毒制品。聚丙烯的热导率约为0.15～

0.24W/( m K· ) , 要小于聚乙烯热导率，是很好的绝热保温材料。

4、耐化学药品性能

聚丙烯是非极性结晶型的烷烃类聚合物，具有很高的耐化学

腐蚀性。在室温下不溶于任何溶剂，但可在某些溶剂中发生

溶胀。聚丙烯可耐除强氧化剂、浓硫酸以及浓硝酸等以外的酸、碱、盐及大多数有机溶剂(如醇、酚、醛、酮及大多数狡酸等) , 同时，聚丙烯还具有很好的耐环境应力开裂性，但芳香烃、氯代烃会使其溶胀，高温时更显著。如在高温下可溶于四氢化萘、十氢化萘

以及1 , 2 , 4-三氯代苯等。

5、电性能

聚丙烯为一种非极性的聚合物，具有优异的电绝缘性能。其电性能

基本不受环境湿度及电场频率改变的影响，是优异的介电材料和电

绝缘材料，并可作为高频绝缘材料使用。聚丙烯的耐电弧性很好，

在130～180s 之间，在塑料材料中属于较高水平．由于聚丙烯低

温脆性的影响，其在绝缘领域的应用远不如聚乙烯和聚氯乙烯广

泛，主要用于电信电缆的绝缘和电器外壳。

6、环境性能聚丙烯的耐候性差，叔碳原子上的氢易氧化，对紫外线很敏

感，在氧和紫外线作用下易降解。未加稳定剂的聚丙烯粉料，在室内放置4 个月性能就急剧变坏，经150℃、0.5～3.0h 高温老化或12d 大气曝晒就发脆。因此在聚丙烯生产必须加人抗氧剂和光稳定剂。在有铜存在时，聚丙烯的氧化降解速度会成百倍加快，此时需要加人铜类抑制剂，如亚水杨基乙二胺、苯甲酸腆或苯并三哇等。

7、加工性能

（1）聚丙烯的吸水率很低，在水中浸泡1d ，吸水率仅为0.01 ％～

0.03 % ，因此成型加工前不需要对粒料进行干燥处理。

（2）聚丙烯的熔体接近于非牛顿流体，黏度对剪切速率和温度都比较敏感，提高压力或增加温度都可以改善聚丙烯的容易流动性，但以提高压力较为明显。

（3）由于聚丙烯为结晶类聚合物，所以成型收缩率比较大，一般在