最新聚丙烯基础知识
- 格式:doc
- 大小:180.50 KB
- 文档页数:40
无规共聚聚丙烯塑料原料基础知识简介聚丙烯无规共聚物也是聚丙烯的一种,它的高分子链的基本结构用加进不同种类的单体分于加以改性。
乙烯是最常用的单体,它引起聚丙烯物理性质的改变。
与PP均聚物相比,无规共聚物改进了光学性能(增加了透明度并减少了浊雾),进步了抗冲击性能,增加了挠性,降低了熔化温度,从而也降低了热熔接温度;同时在化学稳定性、水蒸汽隔离性能和器官感觉性能(低气味和味道)方面与均聚物基本相同。
应用于吹塑、注塑、薄膜和片材挤压加工领域,作食品包装材料、医药包装材料和日常消费品。
化学结构PP无规共聚物一般含有1-7%(重量)的乙烯分子及99—93%(重量)的丙烯分子。
在聚合物链上,乙烯分子无规则地插在丙烯分子中间。
在这种无规的或统计学共聚物中,大多数(通常75%)的乙烯是以单分子插进的方式结合进往的,叫做X3基团(三个连续的乙烯[CH2]依次排列在主链上),这还可看成是一个乙烯分子插在两个丙烯分子中间。
另有25%的乙烯是以多分子插进的方式结合进主链的,又叫X5基团,由于有5个连续的亚甲基团(两个乙烯分子一起插在两个丙烯分子中间)。
很难把X5和更高的基团如X7、X9等加以区分。
鉴于此,把XS和更高基团的乙烯含量一起统计为>X3%。
无规度比值X3/X5可以测定。
当X3以上基团的百分比很大时,将明显降低共聚物的结晶度,这对无规共聚物的终极性能影响很大。
共聚物中极高含量的乙烯对聚合物结晶度的影响,类似于高无规聚丙烯含量时的作用。
无规PP共聚物不同于均聚物,由于无规地插进聚合物主链中的乙烯分子阻碍了聚合物分子的结晶型排列。
共聚物结晶度的降低引起物理性质的改变:无规共聚物与PP均聚物相比刚度降低,抗冲击性能进步,透明度更好。
乙烯共聚物还有较低的熔化温度,这成了它们在某些方面应用时的优点。
无规共聚物含有较多的可革取物和无规PP,以及乙烯含量高得多的聚合物链。
这种较高的可革取物含量,视不同的聚合过程,不同程度地存在于所有的商品共聚物材料中,并在满足联邦食品治理局(FDA)关于食品接触的规定上造成困难。
聚丙烯熔点
1 什么是聚丙烯
聚丙烯是一种常用的热塑性塑料,它以甲烷和乙炔等基础原料作为主要原料,通过加热,多孔塑料和橡胶聚合而成,经过加工成各种形状。
它具有耐潮湿环境、耐酸碱以及抗热、抗冲击等特点,丙烯聚合物成分简单,物性稳定,应用范围比较广,被广泛应用于汽车饰件注塑、建筑工程、家电电器、冶金工业、农机、医用器材等领域。
2 聚丙烯的熔点
聚丙烯有三种基本的变体,分别为低熔聚丙烯、中熔聚丙烯和高熔聚丙烯。
其中,低熔聚丙烯的熔点处于120-155摄氏度之间;中熔聚丙烯则处于155-180摄氏度之间,而高熔聚丙烯的熔点位于180-200摄氏度之间。
需要特别指出的是,低熔聚丙烯的熔点相对较低,一般在室温下就可以融化,使得它的应用更加的广泛。
3 聚丙烯的特性
聚丙烯具有良好的耐油性、耐热性,线形膨胀系数小,低水渗透性,具有不腐蚀、不老化、无毒、无味的特性,另外,它还具有很好的透明性,可以用于透明塑料电缆、透明防水布等,聚丙烯也能在温度较高的情况下使用,使用寿命可以达到50年。
相比于其他塑料,应用范围比较广,更加的安全,经济高效,是众多加工厂的不二之选。
4 聚丙烯的应用
聚丙烯的使用非常广泛,几乎可以应用于各个行业。
例如它可以
应用于建筑材料,如窗户和墙壁,因为它具有很好的保温隔热性能;
还可以应用于电子电器,用于制造家用电器外壳,以及用于医疗仪器
和仪器仪表的制造;也可以应用于汽车配件、机械设备、静电塑料制
品等。
总之,聚丙烯是一种极具应用价值的材料,它的高熔点、耐热、耐油、耐湿、无毒和热稳定性等性质,使得它可以满足不同行业需求。
聚丙烯基础知识1.概述聚丙烯,英文名称:Polypropylene分子式:C3nH6n简称:PP,结构式为:由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。
按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotaeticPolyProlene)、无规聚丙烯(atacticPolyPropylene)和间规聚丙烯(syndiotaticPolyPropylene)三种。
2.聚丙烯的特点聚丙烯无毒、无味,密度小,强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,熔融温度约174℃,密度0.91g/cm3。
强度高,硬度大,耐磨,耐弯曲疲劳,耐热达120℃,耐湿和耐化学性均佳,容易加工成型,价格低廉,因此是产量大、应用广泛的通用高分子品种。
具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。
常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用,可用于食具。
生产聚丙烯的原料丙烯来自石油炼厂的炼厂气和烃类裂解,不但来源丰富,而且价格很低,再加之利用齐格勒-纳塔催化剂的生产工艺较简单,生产成本也低,是发展很迅速的塑料。
3.聚丙烯生产现状中国聚丙烯的工业生产始于20世纪70年代,经过30多年的发展,已经基本上形成了溶剂法、液相本体-气相法、间歇式液相本体法、气相法等多种生产工艺并举,大中小型生产规模共存的生产格局。
现在中国的大型聚丙烯生产装置以引进技术为主,中型和小型聚丙烯生产装置以国产化技术为主。
4.聚丙烯市场前景中国聚丙烯在将来的几年里产量会有较大的增长,但生产仍然供不足需,中国已经成为全球最大的聚丙烯净进口国。
但由于国内产量很快增长,进口依存度总体上呈下降趋势。
中国聚丙烯未来几年内,表观消费量依然会保持较高增速,进口量将会增大,聚丙烯产业在中国的前景广阔。
5.聚丙烯的应用聚丙烯(PP)具有机械性能好、无毒、相对密度低、耐热、耐化学药品、容易加工成型、原料易得、价格低廉等优良特性,现已成为五大通用合成树脂中增长速度最快、新品开发最为活跃的品种,聚丙烯可用注射、挤出、吹塑、层压、熔纺等工艺成型,也适于双向拉伸。
聚丙烯(PP)基礎知識介紹1 聚丙烯樹脂分類與結構、性能1.1 聚丙烯樹脂簡介聚丙烯(polypropylene)是丙烯的聚合物,英文縮寫為PP。
熔融溫度約174℃,密度為0.91克/釐米3。
它具有強度高、硬度大、耐磨、耐彎曲疲勞、耐熱溫度達120℃、耐濕和耐化學性優良、容易加工成型、價格低廉而應用廣泛的通用高分子材料。
但具有低溫韌性差,不耐老化等缺點。
近年來可以通過共聚和共混等方法進行改進其性能。
聚丙烯可用注射、擠出、吹塑、層壓、熔紡等工藝成型,也可雙向拉伸。
被廣泛用於製造容器、管道、包裝材料、薄膜和纖維,也常用增強方法獲得性能優良的工程塑料。
大量應用於汽車、建築、化工、醫療器具、農業和家庭用品方面。
聚丙烯纖維的中國商品名為丙綸。
強度與耐綸相仿而價格低廉,用於織造地毯、濾布、纜繩、編織袋等。
1.2 聚丙烯樹脂分類按聚丙烯分子中甲基(―CH3)的空間位置不同分為等規、間規和無規三類。
等規聚丙烯又稱全同立構聚丙烯,英文縮寫為IPP。
從立體化學來看,IPP分子中每個含甲基(―CH3)的碳原子都有相同的構型,即如果把主鏈拉伸(實際呈線團狀),使主鏈的碳原子排列在主平面內,則所有的甲基(―CH3)都排列在主平面的同一側。
我國各石化企業生產的均聚聚丙烯都屬於等規聚丙烯。
間規聚丙烯,英文縮寫為SPP。
從立體化學來看,SPP分子中含有甲基(―CH3)的碳原子分為兩種不同質性且交替排列,如把主鏈拉伸,使主鏈的碳原子排列在主平面內,則所有的甲基(―CH3)交替排列在主平面的兩側。
SPP是高彈性的熱塑性塑膠,有良好的拉伸強度,它可以像乙丙橡膠那樣進行硫化成為彈性體,機械性能優於一般不飽和橡膠。
無規聚丙烯,英文縮寫為APP。
從立體化學來看,APP主鏈上所連甲基(―CH3)在主平面上下兩方呈無規則排列。
APP曾是碳酸鈣填充母料的載體樹脂的主要原料,其原因是它作為IPP生產過程中的副產物,價格較為低廉,當初作為技術輸出的外國公司認為它沒有應用價值,通常將其焚燒處理,是我國的科技人員將其用於製作碳酸鈣填充母料。
聚丙烯介绍及学习详解聚丙烯是一种热塑性聚合物,具有良好的机械性能、耐酸碱性能和各种化学品的稳定性,被广泛应用于塑料制品、纺织品、包装材料等众多领域。
以下是对聚丙烯的详细介绍以及学习方法:一、聚丙烯的特性和应用领域1.特性:-良好的强度和刚度:聚丙烯具有相对较高的抗拉强度和弯曲刚度,使其在制造强度要求较高的产品时具有优势。
-耐化学腐蚀性:聚丙烯对酸、碱等化学品具有较好的稳定性,因此广泛应用于制作耐腐蚀容器和管道等。
-耐磨损性:聚丙烯具有较好的耐磨损性能,可用于制作磨擦部件和输送带等。
-良好的电绝缘性:聚丙烯是一种优良的电绝缘材料,广泛应用于电气和电子领域。
-良好的成型性:聚丙烯易于塑料加工成各种形状,能够通过挤出、注塑、吹塑等方法进行成型。
2.应用领域:-包装行业:聚丙烯可用于制作各种塑料瓶、塑料袋、包装膜等,广泛应用于食品、化妆品、药品等行业。
-纺织行业:聚丙烯纤维具有较高的强度和耐磨损性,常用于制作织物、纺织品和地毯等。
-建筑材料:聚丙烯可用于制作建筑隔热材料、防水材料等,具有很好的保温、防水性能。
-电气电子行业:聚丙烯电绝缘材料广泛应用于电缆、插头、插座等电气和电子设备中。
-汽车零部件:聚丙烯制品如保险杠、车身覆盖件等广泛应用于汽车制造业。
二、学习聚丙烯的方法1.学习基本知识:了解聚丙烯的结构、性质、制备方法等基本知识,可以通过查阅相关教材、论文或网络资源来学习。
2.实验学习:通过实验来了解聚丙烯的性质和特点。
可以从简单的实验开始,如热塑性聚合物的熔融性质、成型方法等实验,逐渐深入学习聚丙烯的加工和性能。
3.学习应用案例:了解聚丙烯在实际应用中的案例和使用情况,通过对相关行业的研究和了解,学习聚丙烯的应用领域和市场需求,有助于加深对聚丙烯的理解。
4.参与项目实践:可参与相关项目的实践活动,如参与聚丙烯制品的研发、生产过程等,通过实践来学习和掌握聚丙烯的制备和加工技术。
总之,学习聚丙烯需要掌握基本知识,通过实验、案例和项目实践等方式深入学习,才能全面了解其结构、性质和应用。
聚丙烯基础知识介绍聚丙烯(Polypropylene,PP)是一种广泛应用的热塑性合成树脂,具有轻质、耐热、耐腐蚀、低吸湿性、电绝缘性等特点。
下面将对PP的基础知识进行介绍。
1.聚丙烯的化学结构与性质聚丙烯是由丙烯单体通过聚合反应得到的聚合物,它的化学式为(C3H6)n。
由于丙烯分子中碳链上只有一个甲基基团,使得聚丙烯具有较高的晶熔点和熔融温度。
聚丙烯的密度较低,通常在0.90-0.91g/cm³,比较轻盈,具有良好的机械强度。
2.聚丙烯的制备方法与工艺聚丙烯可以通过催化剂引发的聚合反应来制备。
常用的催化剂有Ziegler-Natta催化剂和Metallocene催化剂。
制备聚丙烯的过程中可以控制聚合反应的温度、压力、催化剂的类型和添加剂的使用等因素,来调控聚丙烯的结构和性能。
3.聚丙烯的特点与应用领域聚丙烯具有许多独特的特点,使得它在各个领域有广泛的应用。
首先,聚丙烯具有良好的耐热性,能够在高温下稳定性能良好。
其次,聚丙烯的电绝缘性能优异,常用于电子电器领域。
此外,聚丙烯的低吸湿性使得它在湿润环境中的性能不受影响。
聚丙烯的化学稳定性也很好,对大多数化学药品具有较好的耐腐蚀性。
因此,聚丙烯被广泛应用于自动化设备、管道系统、包装领域等。
4.聚丙烯的改性与加工为了满足不同领域的需求,人们对聚丙烯进行改性和加工。
通过加入填料、添加剂、增强剂等来改善聚丙烯的性能。
常见的改性方法包括增加其韧性、降低其熔点、提高其抗冲击性等。
聚丙烯可以通过注塑成型、挤出成型、吹塑、拉伸成型等多种加工方法得到所需的产品形状。
5.聚丙烯的环境影响与回收利用聚丙烯是一种可回收利用的塑料,经过适当的处理,可以再次利用。
回收利用聚丙烯可以降低对原油等石化资源的消耗,减少环境污染。
聚丙烯的主要环境污染问题在于其易于带电、难降解等特点。
所以,适当的处理与利用技术对于实现聚丙烯塑料资源的循环利用具有重要意义。
总之,聚丙烯是一种常用的热塑性合成树脂,具有轻质、耐热、耐腐蚀、低吸湿性、电绝缘性等特点,被广泛应用于各个领域。
聚丙烯基础培训上海孚生国际贸易有限公司Full Sun Shanghai international Trade. Co.,Ltd2010.11目录o聚丙烯(PP)的定义o聚丙烯(PP)的分类及性能o改性聚丙烯的分类、性能及应用o聚丙烯(PP)的市场应用(家电,消费品)o聚丙烯(PP)的成型工艺o与其它材料的比较o主要供应商情况介绍什么是聚丙烯(PP )o 什么是聚合物(Polymer )?n 由小分子单体(monomer )通过化学反应连接而成长链(mono :单,poly :多),反应过程称为“聚合”。
o 热塑性聚合物Vs 热固性聚合物n 热塑性聚合物:固化后可再次熔化,可反复使用。
如PP ,PE ,PVC ,PET 等。
n 热固性聚合物固化后不再熔化。
如酚醛树脂等。
不可重复使用。
Many MonomersOne Polymero 聚烯烃(Polyolefins )n 由烯烃单体聚合而成n最主要的两类:聚乙烯(Polyethylene )聚丙烯(Polypropylene )o 聚丙烯:由丙烯单体在催化剂的作用下通过聚合反应形成什么是聚丙烯(PP)o 无定形聚合物与结晶性聚合物n 无定形聚合物:不含有晶体;无熔点,只有熔融温度范围;透明性好;冷却时不收缩。
如聚苯乙烯(PS ),亚克(PMMA ),ABS n 结晶性聚合物:熔体在降温冷却过程中,形成规则晶体。
有熔点;不透明;结晶过程伴随收缩,刚/硬性好,如尼龙,PET 。
(*PET 为高结晶性聚合物,但晶体较小,且一般饮料瓶的壁厚较薄,所以光线仍可以穿透,显示出良好的透明性。
)o 聚丙烯为半结晶性聚合物n 有熔点。
n 结晶区刚性好,硬度高,透明性差,有收缩。
n 无定形区链柔软,提供抗冲击性,透明。
什么是聚丙烯(PP )More dense, efficiently packed, rigidLess dense, randomly packed, pliableo 等规/间规/无规构型o 等规度等规构型链在所有PP 链中的比例,一般为95-98%,其余2-5%为无规构型。
聚丙烯分类聚丙烯是一种广泛应用的塑料材料,在日常生活中随处可见。
它具有优异的物理、化学性质,使用方便,成本低廉,因此被广泛用于包装、建筑、医疗等领域。
在这篇文章中,我们将详细介绍聚丙烯的分类。
一、聚丙烯的基本概述聚丙烯是一种由丙烯单体聚合而成的高分子化合物,其分子式为(C3H6)n。
它是一种半结晶性塑料,具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和抗紫外线辐射能力,在高温下也不易变形。
同时,聚丙烯还具有良好的可加工性和可回收性。
二、聚丙烯的分类1. 按结构分类(1)均聚物:由单一类型的单体组成,并通过链延长反应制备而成。
均聚物具有相对较高的结晶度和强度,但其韧性较差。
(2)共聚物:由两种或两种以上不同类型的单体组成,并通过链延长反应制备而成。
共聚物具有较高的韧性和耐冲击性,但其结晶度和强度相对较低。
2. 按熔体流动性分类(1)高熔体流动聚丙烯(HPP):具有较高的流动性和透明度,通常用于注塑成型、吹塑成型等工艺中。
(2)中熔体流动聚丙烯(MPP):具有一定的流动性和透明度,通常用于挤出成型、吹塑成型等工艺中。
(3)低熔体流动聚丙烯(LPP):具有较低的流动性和透明度,通常用于注塑成型、吹塑成型等工艺中。
3. 按加工方式分类(1)注塑级聚丙烯:主要用于注塑成型、压延成型等加工方式中,具有优异的加工稳定性和表面光洁度。
(2)吹塑级聚丙烯:主要用于吹塑成型、挤出成型等加工方式中,具有较好的拉伸性能和耐冲击性能。
(3)薄膜级聚丙烯:主要用于制备薄膜材料,具有较好的透明度和柔韧性。
4. 按用途分类(1)高强度聚丙烯:具有优异的强度和耐磨性能,通常用于制备汽车零部件、工业管道等。
(2)高透明聚丙烯:具有良好的透明度和光泽度,通常用于制备食品包装、医疗器械等。
(3)高温聚丙烯:具有良好的高温稳定性和耐腐蚀性能,通常用于制备化工容器、电力设备等。
三、结语综上所述,聚丙烯是一种广泛应用的塑料材料,在不同的分类中具有不同的特点和应用。
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:如果此立构中心D 型或L 型单独相连,就构成iPP :如果立构中心D 型和L 型交替连接,就构成sPP :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 :或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。
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(M w/M v=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)。
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)。
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:如果此立构中心D 型或L 型单独相连,就构成iPP :如果立构中心D 型和L 型交替连接,就构成sPP :或如果立构中心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: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。
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(M w/M v=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)。
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: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。
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)。
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。
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/cm 3,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/cm 3,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/ cm 3,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℃。
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等规间规无规立体嵌段聚丙烯的立构规整性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。
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。
分子量是聚丙烯的基本特性。
丙烯的分子量是42,聚丙烯的分子量为104~106。
聚丙烯的熔体流动速率一般在0.2~100g/10min之间,特殊可达150g/10min。
聚丙烯的分子量分布,一般用分子量分布指数Q= M w/M v来表示分布宽度,Q值越大,分布越宽。
工业聚丙烯的Q值为2~40。
分子量分布宽增进结晶性能,如拉伸强度、刚性和热变形温度提高,而降低冲击强度。
这是由于宽分布的聚合物将具有更高的结晶度。
此外,宽分子量分布的聚丙烯在高剪切速率下具有较低的粘度,因而可改进加工特性,如改善注塑性。
但对熔体纺丝,则需要分子量分布窄的聚丙烯,Q值应在3~6之内,以增加成纤性能的稳定性÷第二节聚丙烯的性质一、聚丙烯的化学性质(1)聚丙烯具有良好的化学稳定性和耐热性,它们的化学稳定性随着结晶度增加而增加。
对溶剂、油脂、碱及大多数化学品都比较稳定。
在120℃下相当长的时间内无机试剂对聚丙烯的影响很小,但也会受到氧化剂的侵蚀(如98%的硫酸和发烟硝酸)。
(2)聚丙烯是非极性有机物,因此它很容易在非极性有机溶剂中被溶涨或溶解,温度越高,溶解或溶胀得越厉害;对于极性溶剂却很稳定,但芳烃和氯化烃在80℃以上,对聚丙烯有溶解作用,如在四氯化碳、二甲苯、溴、氯仿、松节油和石油醚中有相当大的溶胀,同时拉伸强度明显下降。
(3)聚丙烯热稳定性好。
聚丙烯制品加热至150℃也不变形,可耐沸水,分解温度可达300℃以上,与氧接触的情况下,聚丙烯在260℃左右开始变黄。
(4)聚丙烯易燃烧,燃照后离开火源仍会继续燃烧。
由于熔体的滴落飞溅,更容易使火势蔓延,扑救困难。
(5)聚丙烯受紫外线照射易老化。
为了防止光降解,必须添加光稳定剂,如羟基二苯甲醇、苯井三唑、水杨酸苯酯的各种衍生物,如UV-531,UV-326,UV-327和UV-P等。
另外,镍的螯合物也很有效。
二、聚丙烯的物理性质和力学性质1.聚丙烯的物理性能(1)聚丙烯是结晶性高聚物,具有质轻、无毒、无味等特点,而且机械强度高。
(2)聚丙烯的密度一般为0.90~0.91g/cm3左右,一般低密度聚丙烯密度为0.87 g/cm3,中密度聚丙烯为0.88~0.90 g/cm3,高密度聚丙烯为0.91~0.915 g/cm3。
(3)聚丙烯熔点温度为164~170℃。
(4)聚丙烯熔融流动性好。
(5)聚丙烯是聚烯烃中耐热最高的一种,但熔体弹性大,冷却凝固速度快,易产生内应力,同时成型收缩比率大(1%~2.5%),并且具有各向异性。
(6)由于聚丙烯分子量高,结构等规度高而易结晶,比聚乙烯等拉伸强度都大,在100℃是保留常温拉伸强度的一半,并且有较高的强度和抗挠曲性及高耐磨性,较好的耐应力开裂性和低蠕变形。
(7)聚丙烯屈服强度高,有较高的弯曲疲劳寿命。
(8)聚丙烯可处于三种物理状态,晶态、高弹态和粘流态。
(9)聚丙烯具有优良的电绝缘性能,不吸水,不受周围环境温度的影响,具有优良的高频特性。
2.玻璃化温度等规聚丙烯的玻璃化温度(T g)为-13℃~0℃,无规聚丙烯为-18℃~-5℃。
纯晶状聚丙烯的平衡熔点,用等温结晶聚丙烯外推法求得的为187.3℃。
这一温度比在正常分析条件下对商品聚丙烯测得值高23~28℃。
无规共聚物的溶点位135℃~145℃,高速成型的则接近130℃。
熔点随共聚单体的含量增加而降低。
等规聚丙烯的熔化热为63~260J/g。
对于100%晶状样品,熔化热的可靠值165±18J/g。
聚丙烯流动性比聚乙烯有更强的非牛顿性,它的剪切粘度对剪切很敏感,而对温度的依赖性也很大。
在高温、高剪切下,聚丙烯会发生显著降解,从而使分子量降低,分子量分布变窄。
另外,,在聚丙烯中添加少量添加剂,如有机硅润滑脂、硬脂酸盐,可使熔体流动性提高。
3.力学性能等规聚丙烯是刚性的结晶物质,它的等规度越高,结晶度越大,因而软化点、刚性、拉伸强度、杨氏模量和硬度等也越大。
冲击强度也随着等规度和熔体流动速率(190℃、10kg)而变化,大多数工业聚丙烯的等规度大于90%,制品的结晶度为50%~60%。
聚丙烯在接近0℃时会变脆,甚至在室温下某些牌号的冲击强度也不大好。
采用少量(4%~15%)乙烯的嵌段共聚物,则有较高的冲击强度和较低的催化温度。
4.应力开裂制品中残留应力或者在长期承受应力下,某部分区域会产生龟裂现象,这一现象称为应力开裂。
有机溶剂和表面活性剂能显著地促进应力开裂,因此应力开裂试验一般在表面活性剂存在下进行。
聚丙烯较聚乙烯和聚苯乙烯有更好的耐应力开裂性。
聚丙烯的耐应力开裂性随分子量的增大而提高,共聚物的耐应力开裂性较均聚物为好。
5.电性能聚丙烯的电性能与高密度聚乙烯非常近似,尤其是功率因数与聚合物中催化剂的残存量密切相关。
下表列出了聚丙烯的某些典型电性能,但这些性能不仅取决于催化剂的残存量,也取决于所用抗氧剂体系。
第二章 丙烯聚合机理及质量控制第一节 聚丙烯反应机理一、丙烯聚合反应方程式nCH 2CH(CH 3)+H 2CH 2CHCH 3二、丙烯聚合机理丙烯在Ziegler-Natta 催化剂存在下的聚合反应属配位阴离子聚合,也叫定向聚合。
对于聚合的活性中心的具体化学结构和链引发、链增长机理,以及增长链所以具有有规立构的原因,不同研究者从各自的试验结果出发,提出了许多机理和相应的模型,其中比较有代表性的是Natta 的双金属模型和Cossee-Arlman 的单金属模型。