聚丙烯

聚丙烯

聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的聚合物，英文名称是polypropylene，简写为PP。聚丙烯的生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法、气相法和本体法-气相法组合工艺五大类。聚丙烯最早于1957年由意大利Montecatinl公司实现工业化生产，目前已成为发展速度最快的塑料品种，其产量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，居第三位。

按结构不同，聚丙烯主要可分为等规、间规及无规三类。目前应用最多的主要为等规聚丙烯，用量可占90%以上。无规聚丙烯可用于助剂、黏合剂、改性材料等，作为改性母料的载体，具有黏度大、流动性好、包覆效果优异等特点，由于产量、价格、使用条件等原因，目前，以无规聚丙烯作为改性母料载体使用的厂家已很少。间规聚丙烯为低结晶聚合物，由茂金属催化剂聚合，最早开发于1988年，属于高弹性热塑材料。间规聚丙烯具有透明、韧性和柔性好等优点，但刚性和硬度只为等规聚丙烯的一半。间规聚丙烯可像乙丙橡胶那样硫化，得到的弹性体的力学性能超过普通橡胶。因价格高，目前间规聚丙烯的应用面不广，但很有发展前途，是聚丙烯树脂的新增长点，也是改性材料的新型合成树脂。

聚丙烯的优点

聚丙烯的电绝缘性和耐化学腐蚀性优良，力学性能和耐热性在通用热塑性塑料中最好，耐疲劳性好，价格是合成树脂中最低的品种之一。经过玻璃纤维增强的聚丙烯具有很高的强度，性能接近工程塑料。聚丙烯的缺点为低温脆性大，在不添加热稳定剂及抗老化助剂时，耐老化性能差。

聚丙烯的加工性能优良，可以采用多种加工方法生产出不同用途的制品。

等规聚丙烯中，等规聚合物所占比例称为等规指数(或等规度)。一般是由正庚烷回流萃取去掉无规体和低相对分子质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，因为某些高相对分子质量的无规异构体以及高相对分子质量的等规、无规、间规嵌段分子链在正庚烷中也可能不会溶解。间规结构的聚丙烯可以以整个分子的形态存在，也可以是在等规结构的分子链上以不同长度的嵌段物形式存在。

等规指数的大小影响着聚丙烯的一系列性能。等规指数越大，聚合物的结晶度越高，熔融温度和耐热性也增高，弹性模量、硬度、拉伸、弯曲、压缩等强度皆提高，弯曲弹性模量韧性则下降。

聚丙烯的相对分子质量对它的性能有影响，但影响规律与其他材料略有不同。随着相对分子质量增大，熔体黏度增大、冲击韧性提高，熔融温度、硬度、刚度、屈服强度等降低，这与其他材料表现的一般规律不符。这是由于相对分子质量增大导致聚丙烯结晶下降引起材料部分性能下降。

聚丙烯的性能

聚丙烯树脂为白色蜡状、无臭、无味、无毒的固体物，它的密度在0.89～0.92g/cm3，是塑料材料中除聚4-甲基-1-戊烯之外最轻的品种。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更轻、更透明、透气性也更低。聚丙烯易燃，离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端蓝色，有少量黑

①力学性能聚丙烯与聚乙烯相比，在强度、刚度和硬度等力学性能方面都比较高，光泽性也好，但在塑料材料中仍属于偏低的。如果需要高强度的场合，可通过选用高结晶聚丙烯或填充、增强聚丙烯等方式实现。聚丙烯的冲击强度与相对分子质量、结晶度、结晶尺寸等因素有关，对温度的依赖性很大，低温条件下聚丙烯的冲击强度较低。聚丙烯还具有优良的抗弯曲、抗疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。

②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。受聚丙烯低温脆性的影响，其在绝缘领域的应用环境条件远不如聚乙烯和聚氯乙烯，主要用于通信电缆的绝缘和电器外壳。

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)，小于聚乙烯热导率，是很好的绝热保温材料。

④耐化学药品性聚丙烯是非极性结晶性的烷烃类聚合物，具有良好的耐化学腐蚀性。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、酮及大多数羧酸等) 的腐蚀。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。聚丙烯在高温下还可溶于四氯化萘、十氢化萘以及1，2，4-三氯代苯等。

⑤环境性能聚丙烯的耐候性差，叔碳原子上的氢易被氧化，对紫外线很敏感，在氧化和紫外线作用下易降解。未加稳定剂的聚丙烯，在室内放置4个月性能就急剧变坏，经150℃、0.5～3.0h高温老化或在大气中12天暴晒就发脆。因此聚丙烯树脂中必须加入抗氧剂和光稳定剂。在有铜存在时，聚丙烯的氧化降解速度会成百倍加快，此时需要加入铜类抑制剂，如亚水杨基乙二胺、苯甲酰肼或苯并三唑等。

⑥其他性能聚丙烯极易燃烧，氧指数只有18左右。欲提高其阻燃性能，需加入大量的阻燃剂才有效果，可采用磷系阻燃剂和含氮化合物、氢氧化铝或氢氧化镁等并用。

聚丙烯氧气透过率较大，可用表面涂覆阻隔层或多层共挤改善。

聚丙烯可加入成核剂来提高其透明性。

聚丙烯表面极性低，耐化学药品性能好，但印刷、黏结等二次加工性差。可采用表面处理、接枝及共混等方法加以改善。

聚丙烯的加工性能

①聚丙烯的吸水率很低，在水中浸泡1天，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改善聚丙烯的熔体流动性，但提高压力较为明显。