聚丙烯纤维

聚丙烯纤维

张长兵

学号：200910211101

摘要：聚丙烯纤维（PP）是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺织而成的合成纤维，在我国的商品名为丙纶。本文主要论述关于聚丙烯纤维发展、等规聚丙烯的制备及其性能、聚丙烯纤维的生产改性，让我们更加的了解这种纤维，学习这种纤维。

关键词：聚丙烯纤维性能制备改性

Polypropylene fiber

Abstract: Polypropylene fiber (PP) is a propylene polymerization of isotactic polypropylene textile made of synthetic fiber as raw materials in China's trade name PP. This paper discusses the development of polypropylene fibers, etc. Preparation and properties of polypropylene, modified polypropylene fiber production, let us be more understanding of the fiber, to learn from this fiber.

Keywords: Preparation of modified polypropylene fiber properties

聚丙烯纤维的发展概述

早期，丙烯聚合只能低聚合度的支化产物，属于非结晶性化合物，无使用价值。1954年Ziegler和Natta发明了Ziegle—Natta催化剂并制造了结晶性聚丙烯，具有了较高的立构规整性，成为全同立构聚丙烯。这研究成果在聚合领域中开拓了新的方向给聚丙烯大规模的工业化生产和在塑料制品以及纤维生产等方面的广泛应用奠定了基础。1957年由意大利的蒙特卡提尼公司首先实现了等规聚丙烯的工业化生产。1958—1960年该公司首先又将聚丙烯用于纤维生产，开发商品名为梅拉克纶的聚丙烯纤维，以后美国和加纳大也相继开始生产。1964年后，又开发捆扎用的聚丙烯膜列纤维，并由薄膜原纤化制成纺织用纤维以及地毯用纱等产品。20世纪70年代采用短程纺工艺与设备改进了聚丙烯纤维生产工艺，一步法膨体长丝（BCF）纺丝机、空气变形机与符合纺丝机的发展，特别是非织造布的出现和迅速发展，是的聚丙烯纤维的发展与应用有了更广阔的前景。

聚丙烯纤维是四大主要合成纤维品种中最年轻的一员。由于其具有密度小、熔点低、强力高、耐酸碱等特点，而且与涤纶、腈纶、相比，具有原料生产和纺丝过程简单。工艺路线短、原料和综合能耗低、成本低廉、无污染和应用广泛的特点，丙纶异军突起，成为发展较快的合成纤维品种，年均增长率大百分之十二以上，远远超过了其他合成纤维品种的增长速度，2002年世界丙纶产量为399.4万吨，占合成纤维17.5%，2005年世界丙纶产量到了583万吨，占合成纤维的

1606%。

我国2007年丙纶产量22.5万吨。聚丙烯纤维产品主要为普通长丝、短纤维、膜裂纤维、膨体长丝、烟用丝束、工业用丝纺粘和熔喷法非织造布。

聚丙烯纤维的性能和用途

聚丙烯纤维的性能：

质轻：PP纤维的密度为0.90—0.92g/cm3，在所有化纤重最轻的。

强度高、耐腐蚀、耐磨：PP纤维强度高，耐磨性和回弹性好；抗微生物，不霉不蛀；耐化学性由于一般纤维。

具有电绝缘性和保暖性：PP纤维电阻率很高，导热系数小。

耐热及耐老化性能差：PP熔点低，对光、热稳定性差。

吸湿性及染色性差：PP纤维的吸湿性和染色性在化学纤维中是最差的，回潮率小于0.03%。

PP纤维主要性能表1所示

表1

聚丙烯纤维的用途

1．用途:PP纤维具有高强度、高韧性、良好的耐化学性和抗微生物性及价格低廉等优点，股广泛用于绳索、欲望、安全带、箱包带、缝纫线、过滤布、电缆包皮、造纸用毡和纸的增强材料等领域。

2．内装饰用途：用PP纤维支撑地摊、沙发和贴墙布的那个装饰织物及絮棉。

3．装用途：PP纤维可制成针织品，如内衣、袜类等，也可制成长毛绒产品，如鞋衬、大衣衬等。

4．他用途：PP烟用丝束可作为香烟过滤烟嘴填料，PP纤维的非织造布可用于一次性卫生用品，如手术衣、帽子、口罩等。

等规聚丙烯的制备及其性能

等规聚丙烯的合成

PP是以丙烯为单体经配位聚合反应制的。其结构是为：

PP的生产过程包括四个主要工序，即丙烯的制备；催化剂的制备；丙烯聚合;PP脱灰、脱无规物。

1. 界上丙烯的来源有蒸汽裂解制乙烯联产丙烯、炼厂催化裂化装置干气、丙

烷脱氢、甲烷制烯烃以及近年所开发的烯烃转化、烯烃移位等工艺。

2．化剂，过去等规聚丙烯的聚合均采用多相Z-N催化剂完成，经过40年的改进发展，由最初的第一代常规TiC13催化剂，发展到现在的高活性、高性能的第三代和第四代的催化剂，不仅催化活性呈几百万乃至几千倍的提高，而且等规度达到98%以上的高水平，产品无需脱灰和脱无规物，甚至无需造粒。近年出现的金属茂催化剂，一起高校性得到了迅速发展。

PP催化剂的进展见表2。

3．烯聚合，可分为5类，即溶液聚合法、淤浆聚合法、本体聚合法、气相聚合法和本体法-气相法组合工艺。

PP工艺流程图见图3。

图3

4．丙烯的提纯和精处理，通常淤浆聚合的丙烯转化率为50%-75%，等规物含量可达95%以上。未反应的丙烯可再循环使用。对于使用高活性、高性能第三代、第四代Z-N催化剂和茂金属催化剂的局和工艺，省去了脱灰和脱无规物工序，第四代Z-N催化剂使PP的生产实现了无造粒，极大地提高了经济效益。

等规聚丙烯的结构和性能

1．PP分子的主链是由在同一平面的碳原子曲折链所组成的，侧甲可在平面上、下有不同的空间排列形式。

等规的PP的重复单元以相同构型有规则得排列，侧基(-CH3)在主链平面的同侧，各链节都沿着分子链有相同立体位置的不对称中心，这种有规则的结构很容易结晶。间规PP的重复单元是以相反构型交替有规则的排列，侧基在主链平面上、下有次序的交替布置，具有相反交替的立体位置不对称中心，也就是有规则的立体结构，容易结晶，无规PP是不规则结构，侧基完全无规的立体配置，所以结晶困难，是一种无定形的聚合物。

2．分子量及其分布，纤维级PP的平均分子量为18-30万，比聚酯和聚酰胺的分子量高的多。工业上采用熔融指数（MI）表示PP的流动性特性，课粗略的衡量其分子量。

3．热性能，PP的玻璃化温度很低，大致在-35℃到-10℃，熔点为165-176℃，热分解温度为350-380℃.

4．耐化学性与抗生物性，由于等规PP是碳氢化合物，因此有突出的耐化学性，PP还具有极好的耐霉性和抑菌性。

5．耐老化性，PP的特点之一是易老化，使纤维失去光泽、褪色、拉伸强度下降，这是热光及大气的综合影响的结果。

成纤聚丙烯的性能特点与质量要求

1．成纤聚丙烯的性能特点与质量要求

纤维级PP的粘均分子量为18-20万，熔融指数约为6-15.用分子量分布窄的PP所得的纤维的模量高。成纤PP要求等规度为95%以上，熔点约在164-172℃之间，灰分应小于0.05℃，含水率＜0.01%。

2．茂金属等规聚丙烯的特点及纤维生产中的应用

采用茂金属催化剂生产的等规聚丙烯与普通聚丙烯相比，物理化学性能方面有以下特点：密度低，约为0.88；熔点低，约为130-150℃；熔化热也低，为15-20；等规度为80-90℃分子量分布窄仅为2；结晶速度慢且晶粒小；耐化学稳定性低和耐辐射较好。

聚丙烯纤维的生产

等规聚丙烯是典型的热塑性高聚物，可熔融加工为各种用途的制品。工业生产PP纤维一般采用普通的熔体纺丝法和膜裂纺丝法。随着生产技术的发展，近年来又有许多新工艺出现，如复合纺丝、短程纺、膨体长丝、纺-牵一步法、纺粘和熔体喷射法非织造布工艺等。

1．常规聚丙烯纤维

纺丝：聚丙烯纺丝是用螺杆挤出成型，改变纺丝条件可获得一定取向度和结晶度的纤维，纺丝温度采用高出聚丙烯熔点100℃左右或更高的挤出温度，在成型过程中，增大吹风量降低丝室温度，喷丝头拉伸倍数一般以60倍左右为宜，由于挤出膨大，往往在聚丙烯切片中加入调节剂、增塑剂等来改善其可纺性。

拉伸热定型：熔纺制的的PP初生纤维结晶度约为33%-40%，拉伸会使结晶度增加，且结晶度随拉伸温度提高而增大，PP拉伸后温度以120-130℃为宜，PP纤维的拉伸速度一般偏低些好，这是由于过高的拉伸速度会使拉伸应力大大提高，纤维的空洞率增加，因而增加拉伸断头率。热定型是PP纤维后加工的另一重要工序。

2．聚丙烯短程纺丝技术