聚丙烯成型加工制品调研.docx

聚丙烯成型加工调研报告聚丙烯简称pp是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点高达167,耐热,制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度0.90g/cm3,是最轻的通用塑料。耐腐蚀,抗张强度30mpa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。 聚丙烯可在100度左右使用.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。 以下将就聚丙烯管材、纤维、薄膜、工业制品方面展开相关介绍。1.0.0.pp-r管材1.1.0.pp-r基本简介 pp-r英文名称是polypropylene random (copolymer)，pp-r是聚丙烯无规共聚物的简称，也被用来指冷水管和热水的专用输送料。pp-r管又叫三型聚丙烯管、无规共聚聚丙烯，采用无规共聚聚丙烯经可挤出成为管材，也可注塑成为管件。聚丙烯无规共聚物是聚丙烯的一种，它的高分子链的基本结构用加入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），提高了抗冲击性能，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。使用于吹塑、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。1.2.0.pp-r的历史 pp-r管是欧洲90年代初开发应用的新型塑料管道产品。pp-r是80年代末，采用气相共聚工艺使5%左右pe在pp的分子链中随机地均匀聚合(无规共聚)而成为新一代管道材料。它强度高，具有较好的抗冲击性能和长期蠕变性能。同时管道具有优异的耐化学物品腐蚀性能，常温下不溶于任何已知溶剂，所以除了家装之外，更适合化工厂等场所输送化学流体。使用寿命可达50年之久，市场上还没有任何一种更廉价的材料可以取代它。它是是目前家装工程中采用最多的一种供水管道。目前市面上常见的pp-r管有中财、伟星、金德、菲时特、联塑、日丰等品牌。1.3.0.pp-r的化学结构 pp无规共聚物一般含有 17%（重量）的乙烯分子及 9993%（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入的方式结合进去的，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入的方式结合进主链的，又叫x5基团，因为有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，将显著降低共聚物的结晶度，这对无规共聚物的最终性能影响很大。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，因为无规地插入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，抗冲击性能提高，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，并在满足联邦食品管理局（fda）关于食品接触的规定上造成困难。1.4.0.pp-r的主要性能聚丙烯管分为均聚聚丙烯（pph）、嵌段共聚聚丙烯（ppb）和无规聚丙烯（ppr）3种。pph、ppb、ppr管材的刚度依次递减，而抗冲击强度则依次增加。给水用聚丙烯管是用ppr制成。ppr管作为一种新型的管材，具有以下性能特点：（1）节能ppr管的生产能耗仅为钢管的20%，并且其导热系数低02w/（m.k），也仅为钢管的1/200，应用于热水系统将大大减少热量损失。（2）耐腐蚀、不结垢、卫生、无毒，使用ppr管可免去使用镀锌钢管所造成的内壁结垢、生锈而引起的水质“二次污染”。由于ppr组份单纯，基本成份为碳和氢，符合食品卫生规定，无毒，更适合于饮用水输送。（3）耐热、耐压、使用寿命长ppr管的长期使用温度达95，短期使用温度可达120。在使用温度为70，工作压力为12mpa条件下，长期连续使用，寿命可达50年以上。(4) 轻质高强、流体阻力小ppr管密度仅为金属管的1/8，耐压力试验强度高达5mpa，且韧性好、耐冲击。由于内壁光滑、不生锈、不结垢，流体阻力小。ppr管的主要技术指标如下：密度09g/cm3弹性模量（20）800mpa热膨胀系数18104/k导热系数02w/（m.k）纵向收缩率2%冲击试验破损率10%液压试验短期1h，环应力16mpa无渗漏长期95，1000h，环应力35mpa无渗漏。1.5.0.pp-r的材料性能 物理性能：无规pp共聚物比pp均聚物的挠曲性好而刚性低。它们在温度降至32时，还能保持适中的冲击强度，而当温度降至-4时，有用性就有限了。共聚物的弯曲模量（ 1%应变时的割线模量）在 4831034mpa范围内，而均聚物则在10341379mpa范围内。pp共聚物材料的分子量对刚性的影响不如pp均聚物的大。带切口的悬臂梁式冲击强度一般在0814英尺磅/英寸的范围内。 耐化学性能：无规pp共聚物对酸。碱、醇、低沸点碳氢化合物溶剂及许多有机化学品的作用有很强的抵抗力。室温下，pp共聚物基本不溶于大多数有机溶剂。而且，当暴露在肥皂、皂碱液。水性试剂和醇类中时，它们不象其它许多聚合物那样会发生环境应力断裂损坏。当与某些化学品接触时，特别是液体烃。氯代有机物和强氧化剂，能引起表面裂纹或溶胀。非极性化合物一般比极性化合物更容易为聚丙烯所吸收。 阻隔性能：pp共聚物和均聚物都有很低的水蒸汽渗透率（05克/毫升/100平方英寸/24小时）。这些性质可以通过定向加以改进。拉伸吹塑型聚丙烯瓶子已把抗水蒸汽渗透性能改进至0.3，氧气渗透率到2500。 电性能：一般地，聚丙烯有很好的电性能，包括：高介电强度，低介电常数和低损耗因子；然而，电力应用一般选择均聚物。1.6.0.pp-r的制造方法 乙烯/丙烯无规共聚物是由乙烯分子和丙烯分子同时进行聚合反应而制得的，所用反应器与生产pp均聚物的一样。乙烯分子比丙烯分子小，反应快于（反应活性约十倍）丙烯。这使催化剂的立体定向性减弱而活性增大，从而导致无规聚丙烯生成量增多。为了减少这种无规物的生成，需要降低反应温度，从而降低催化剂的活性，并减少最终产物中无规异构体的含量，得到一种具有较均衡性能的产品。乙烯含量高（3%）的无规共聚物在生产过程中处理起来比较困难，也很难在己烷稀释剂中进行聚合反应，因为反应的二级副产品（无规聚丙烯和含乙烯量很高的共聚物）能溶于己烷。这在液体丙烯的本体聚合反应也是一样，尽管溶解度较低。己烷稀释工艺生产出的大量副产品，必须在己烷再循环阶段分离出来，这会增加总生产成本，然而却能得到合少量可溶组分的较清洁的聚合物。 在本体聚合工艺中，这些杂质会留在聚合物中，并在处理薄片状材料时带来麻烦。而且，最终共聚产品中含有较多的可溶性杂质。使用有机溶剂进行二次清洗，可除去大部分杂质，但又会提高共聚物的总生产成本。一般地，副产物含量高时，薄片状无规共聚物会变得较粘，当乙烯含量高于35%（重量）时，这个问题更突出。 共聚物熔点降低和乙烯含量直接相关。据报导，乙烯含量为7%时，共聚物的熔点低达152。x3含量对共聚物熔点的影响比儿及更高基因含量的影响更大。它还取决于催化剂本身，及其以x3基团代替以x5基团结合乙烯的能力。1.7.0.对pp加工性能的研究为了更好地实现材料价值，得到更好的产品和经济价值，对于pp性能的研究一直在进行着，下面介绍两个研究成果。华东理工大学【1】曾经采用狭缝流变仪对三种苯并呋喃酮抗氧剂对聚丙烯不同剪切速率以及不同温度条件下流变性能的影响进行了研究。结果表明: 3取代苯环上2c位取代基对苯并呋喃酮抗氧剂的抗氧性能具有明显的削弱作用, 使得2c位甲基取代的苯并呋喃酮所稳定聚丙烯相同条件下的熔体黏度明显低于2c位无甲基取代的苯并呋喃酮抗氧剂所稳定的聚丙烯,并且三种苯并呋喃酮类抗氧剂所稳定聚丙烯的黏流活化能没有明显差别, 因此可以通过选择不同结构的抗氧剂来控制聚丙烯的熔体黏度。郑州市郑东新区热电有限公司【2】采用挤出成型生产出无规共聚聚丙烯管材, 讨论了塑化温度、螺杆转速和冷却水温度等挤出成型工艺条件对无规共聚聚丙烯管材力学性能的影响。结果表明: 当平均塑化温度为210、螺杆转速为4045 r /min、冷却水温度为2030时,无规共聚聚丙烯管材具有较理想的力学性能1.8.0.pp-r管的生产工艺 1.生产工艺ppr管的生产工艺为挤出成型工艺，首先加料斗内的ppr原料靠自重进入挤出机，在挤出机料筒内经加热挤压混合，充分塑化后从挤出机口模挤出，进入定型台，定型后的管材经牵引机，通过定长测定，由切割机切断，管材经检验合格后入库。相应的管件采用注射成型方法生产。 2.生产工艺流程：ppr原料真空吸送上料料斗贮存进料挤压成型冷却定型牵引切割检验入库3.管件生产工艺流程：ppr原料输送上料料斗贮存进料加热熔融挤压注塑冷却定型开模检验入库4.生产工艺参数管材挤出参数：（1）螺杆转速538r/min（2）机筒温度分布12区18019034区200210模具温度200牵引速度220m/min 5.管件注射参数：（1）机筒温度分布机筒后部160170机筒中部200230机筒前部180200（2）喷嘴170190（3）模具4080ppr管生产过程中产生的残次品，经破碎后可再次加以利用，这就提高了原料的利用率，并可降低生产成本，提高经济效益。1.9.0.pp-r的产品标准 无规共聚聚丙烯产品统一执行企业标准一般为：q/3201 gpro 2172006 “间歇液相本体法共聚聚丙烯树脂专用料”标准，其中冷热水管产品一般执行：石油化工行业标准sh/t1750-2005“冷热水管道系统用无规共聚聚丙烯（pp-r）专用料”标准。1.10.0.pp-r管的使用特点pp-r管除了具有一般塑料管重量轻、耐腐蚀、不结垢、使用寿命长等特点外，还具有以下主要特点： 1、无毒、卫生。pp-r的原料分子只有碳、氢元素，没有有害有毒的元素存在，卫生可靠，不仅用于冷热水管道，还可用于纯净饮用水系统。 2、保温节能。pp-r管导热系数为0.21w/mk，仅为钢管的1/200。 3、较好的耐热性。pp-r管的维卡软化点131.5。最高工作温度可达95，可满足建筑给排水规范中热水系统的使用要求。 4、使用寿命长。pp-r管在工作温度70，工作压力(p.n)1.ompa条件下，使用寿命可达50年以上（前提是管材必须是s3.2和s2.5系列以上）；常温下(20)使用寿命可达100年以上。 5、安装方便，连接可用。pp-r具有良好的焊接性能，管材、管件可采用热熔和电熔连接，安装方便，其连接部位的强度大于管材本身的强度。 6、物料可回收利用。pp-r废料经清洁、破碎后回收利用于管材、管件生产。回收料用量不超过总量10%，不影响产品质量。1.11.0.pp-r管主要用途1、建筑物的冷热水系统，包括集中供热系统； 2、建筑物内的采暖系统、包括地板、壁板及辐射采暖系统； 3、可直接饮用的纯净水供水系统； 4、中央(集中)空调系统； 5、输送或排放化学介质等工业用管道系统。 6、用于气缸传送的气路等管道系统。1.12.0.pp-r管的识别 pp-r管道广泛应用于工业和居民建筑内生活，卫生饮用给水及热水采暖。ppr管道分冷热水管2种。冷水管管壁薄，热水管管壁厚，所以在抗断裂性方面热水管性能好很多，价格方面热水管也比冷水管贵一些。许多生产厂家为了保险起见，施工过程中不分冷热水管。 1.良好的柔软pp-r管材，管件不易受挤压而变形，即使变形也不破裂，并大大减少接头使用量。 2.耐腐蚀 防水结垢 pr-r管材、管件的化学性质可以抵抗水中的化学元素侵蚀，同时平滑的内表面可以避免水垢的形成 3.耐高温，耐高压 pp-r管材，管件常温下承受水压力为45千克/平方厘米，管子不变形温度为112摄氏度 4.寿命长 pp-r管材，管件防老化强，正常作用使命达到50年以上。 5.施工简便快速 pp-r管材，管件的柔性使得施工变得十分快捷，并容易连接（用热溶机承插连接），安全可靠。 6.经济实惠 由于施工简单，不存在与其他工程间的矛盾及影响，缩短工期，施工费用比铜管节省60%，具有优越的经济性。 因此，消费者选购时要慎重，一定要选择合适的，大厂家生产的，有质量保证的管材，另外在安装时，也有些注意点，不妨听听专家的建议。1.13.0.如何既安全又经济选用pp-r管1、注意管道总体使用系数c(即安全系数)的确定： 一般场合，且长期连续使温度70，可选c=1.25；在重要场合，且长期连续使用温度70，并有可能较长时间在更高温度运行，可选c=1.5； 2、用于冷水(40)系统，选用p.n1.01.6mpa管材、管件； 用于热水系统选用pn2.0mpa管材、管件。 3、在考虑上述三个原则后，管件的sdr应不大于管材的sdr，即管件的壁厚应不小于同规格管材壁厚。1.14.0.pp-r管在安装施工中的注意事项1、pp-r管较金属管硬度低、刚性差，在搬运、施工中应加以保护，避免不适当外力造成机械损伤。在暗敷后要标出管道位置，以免二次装修破坏管道。 2、pp-r管5以下存在一定低温脆性，冬季施工要当心，切管时要用锋利刀具缓慢切割。对已安装的管道不能重压、敲击，必要时对易受外力部位覆盖保护物。 3、pp-r管长期受紫外线照射易老化降解，安装在户外或阳光直射处必须包扎深色防护层。 4、pp-r管除了与金属管或用水器连接使用带螺纹嵌件或法兰等机械连接方式外，其余均应采用热熔连接，使管道一体化，无渗漏点。 5、pp-r管的线膨胀系数较大(0.15mm/m)，在明装或非直埋暗敷布管时必须采取防止管道膨胀变形的技术措施。 6、管道安装后在封管(直埋)及覆盖装饰层(非直埋暗敷)前必须试压。冷水管试压压力为系统工作压力的1.5倍，但不得小于1mpa；热水管试验压力为工作压力的2倍，但不得小于1.5mpa。试压时间与方法技术规程规定。 7、pp-r管明敷或非直埋暗敷布管时，必须按规定安装支、吊架。1.15.0.pp-r管变形防治措施1、 防治管道变形措施，主要是指抑制管道轴向伸缩或让其自由伸缩。给水pp-r管道提倡暗敷，这是因为容易解决热膨胀问题。管道沿长度受到摩擦力既限制了其轴向伸缩，又能克服管道的膨胀力。2、管道使用中因变形产生的一系列问题主要发生在热水管道明装时，明装管道变形的防治。一、是让其自由伸缩（如设膨胀弯或膨胀环）；二是限制其自由伸缩（如化整为零或采取托板）。3、膨胀弯头应用方向变化（弯头连接）原来来补偿线性膨胀。而在用方向变化的补偿法不适用时，例如一根直管横跨两根梁并通过管卡时，可采用膨胀环法处理。pp-r管在冷热水领域已得到快速发展，根据国外经验，采暖系统和空调系统将是pp-r管发展的重要方向。目前pp-r管的主要问题是线膨胀系数大，为了改善这一点，发展覆铝pp-r管将是一个有效的解决方法。在民用领域完全可以替代镀锌管材，市场前景很大，而且由于口径较小，便于运输，原料、制造设备的国产化，生产工艺简单，竞争也相对要激烈一些。总之，随着我国住宅产业快速发展，城市基础设施建设投入加大，小城镇建设，为塑料管带来了巨大的市场需求，pp管的应用会更加的普及、广泛。2.0.0.聚丙烯纤维聚丙烯(polypropylene)纤维属于聚烯烃(poyolefin)纤维一类。聚丙烯适合于纤维纺制是由于丙烯特殊的部位及有规立构聚合作用而成为线性大分子。2.1.0.世界聚丙烯纤维发展概况：聚丙烯纤维是于1954年由natta所发明的，1957年由意大利蒙特卡蒂尼公司开始工业化。20世纪80年代后期metallocene（茂金属配合物）制造成功，1995年exxon宣布命名为achieve，开创了成衣pp原料的新纪元。据全球纤维产量2009年年报【3】数据显示世界聚丙烯纤维为260万吨，其中聚丙烯短纤维产量为110万吨；长丝为150万吨。全球丙纶生产企业多达2000多家，但1/3的产量都集中在八家最大企业中，而丙纶产品的消费领域从世界市场分析来看地毯生产约占45%，工业和卫生领域约占40%，装饰用量占12%，服装用量占3%。发达国家丙纶主要应用在地毯业和工业领域。2.1.1.我国丙纶工业发展状况：自上世纪80年代以来，我国引进的大中型聚丙烯装置多数达到了生产纤维级聚丙烯的能力。1999年我国纤维级聚丙烯产量近30万吨，2011年我国生产丙纶纤维的产量为33.28万吨，但对于高档功能性纤维级聚丙烯仍需进口。目前提供聚丙烯纤维的原料共有两种：metallocene级pp和ziegler-natta催化剂cr级pp。目前我国丙纶生产还不能满足不同档次的、不同领域的需求，通用、低挡产品过多，而多样化和高档产品则很少。综合原因主要是聚丙烯材料本身染色困难，其生产需要原液着色，而原液着色本身又是个重大技术难题。现在仍坚持生产细旦丙纶长丝的几个厂家由于设备不过关以及工艺技术不成熟都只能生产本白。其次是后处理困难。丙纶的一些特殊物理性能（如静电效应大、易皱）严重影响了后处理。2.2.0.聚丙烯纤维化学结构和分子量分布特征：根据其化学成分,用于纤维生产的等规立构聚丙烯(ipp)是一个线型的局域聚合物,是由丙烯按照规则头尾联接而成。只有当甲基的规则立体构型位于不对称碳原子(3c)上时,其立构规整度才使其适合于纤维的生产。对于用于纤维生产的聚丙烯的重均分子量值mw,包括特殊的用于单丝和纺粘非织造布网在内,处于150 000600 000的范围,而对大多数纤维应用,重均分子量处于200 000350 000的范围。由多相zn催化剂生产的聚丙烯的分子量分布相当宽,聚合度分散性mw/mn为48,化学降解cr型最低值接近3,而对于mpp,典型值为2.5。2.3.0.聚丙烯纤维特性及应用：聚丙烯纤维具有密度小、强度高、耐磨、耐化学性、耐腐蚀等性能等特点其主要纤维种类主要分为可染聚丙烯纤维、阻燃聚丙烯纤维、中空聚丙烯纤维、抗静电聚丙烯纤维、抗菌聚丙烯纤维、三维卷曲聚丙烯纤维等改性纤维。以下主要介绍超细旦聚丙烯纤维和高强高模聚丙烯纤维的一些特性。2.3.1.超细旦聚丙烯纤维（1）良好的芯吸效应：超细旦丙纶不吸水而是输水。（2）良好的保暖性：丙纶的热导率为4.8w/（m.k）,仅高于空气但低于其他纤维，因此保暖性很好。（3）良好的手感和光泽：由于纤维度降低，增加了织物的多层结构效应，使织物表面总反射量增加，同时由于超细旦丙纶纤维表面有不规则的沟槽与凹坑，使入射光产生漫反射，消除了极光和蜡状感。（4）长丝织物具有防水透气性：超细旦丙纶纤维之间距离一般在0.21.0m，而水滴的最小直径在100m以上，水蒸气直径在0.004m左右，所以超细旦丙纶纤维织物具有良好的导湿性、防水性。应用：超细旦丙纶由于其优良的特性广泛用于服装领域，特别是中、高档服装领域。在其他领域超细旦丙纶纤维用于高级过滤材料、保温材料、吸液材料、高级纸张等。在生物领域，可用于人造动脉、血细胞分离器、酶载体物、贝类和海藻制品。2.3.2.高强高模聚丙烯纤维：（1）丙纶高强丝强度可与涤纶、锦纶工业丝媲美。拉伸强度是普通丙纶丝的一倍，并且在干湿条件下完全相同。（2）密度小，吸湿性小。丙纶是目前所有合成纤维中密度最小的，其密度只相当于涤纶的66%，锦纶的80%。（3）耐磨：丙纶耐磨性能在干态或湿态是一样的，耐平磨性能接近锦纶，耐曲磨性能稍差。（4）热导率低：丙纶热导率为0.10.3j/(msk)。（5）对化学药品的稳定性好：由于聚丙烯分子结构中没有活性基团，故对酸、碱及其他化学品非常稳定。（6）耐微生物：丙纶不受昆虫、细菌侵蚀，耐霉变。（7）热稳定性较差：丙纶使用温度超过120时，纤维强度就明显下降。（8）紫外光稳定性：丙纶本身的耐光性能不好，目前已经通过添加光稳定剂解决。（9）染色性差：由于丙纶分子排列整齐，高度结晶所以染料难以扩散进去，又由于分子上没有活性基团难以与染料结合。应用：高强度丙纶纤维的高拉伸强度和耐冲击强度，使它成为在产业领域中极具竞争力的产品之一。带类：利用丙纶高强丝质轻、强度高、断裂能大，用于各种工业吊带、建筑安全带、汽车安全带，以及用于飞机、火车、轮船、运动与游戏器械的安全带方面。绳缆：利用丙纶的耐瞬间高应力冲击性能以及不吸水的特性特别适合制作绳缆，尤其是作为船缆。另外在用作登山绳、降落伞绳、体育安全绳等。过滤布：丙纶优异的耐水解、耐酸碱性能、对化学品稳定性好、质轻、无毒、不发霉以及价格便宜的优点广泛用于食品、制糖、饮料、酿酒、制药等行业。帆布：丙纶高强丝酸碱性能，拉伸强度好，织物可作为鞋子衬里布，结实耐用，且防潮效果好；作为运动鞋面，具有质轻、耐穿、透气性好、没有汗臭等优点。土工布：利用丙纶高强丝强度高、耐酸碱、抗微生物、干湿强度一样的特点使它广泛用来制造土工布而应用于软土地基上的土建工程，能有效分散地基载荷减少地基的沉降，以及地面龟裂，减少斜坡塌陷。缝纫线：目前包装业已大量淘汰了天然纤维而改用丙纶。其他：除了以上用于外丙纶高强丝还用于箱包材料、渔网、拖网，以及锚杆、起重设备等。2.4.0.聚丙烯纤维制造方法以及影响因素：聚丙烯纤维是对聚丙烯加工要求最严格的,生产最细的纤维通常需要用纤维挤出加工用的质量最好的pp专用料。聚丙烯纤维生产中各种纤维的加工方法各不相同。各类产品的生产工艺可以分为长丝产品、短纤维、膜带以及非织造布(纺粘非织造布或熔喷非织造布)几大类。这里主要介绍超细旦丙纶纤维和高强高模聚丙烯纤维的生产方法。2.4.1.超细旦纤维生产方法（1）气体牵引高速纺丝法：其特点是不用导丝盘，而是用气体牵引装置进行卷绕，卷速在2700m/min以上，使用孔径为0.2mm以下的喷丝板，以每孔低于0.15g/min的吐出量进行熔融纺丝，得到的纤维纤度在0.05den以下。该技术主要由日本吉卡公司掌握。（2）气体喷射高速纺丝法：该法与常规熔融高速纺丝基本相同，不同之处是处于喷丝版十厘米内设有圆筒形环状喷射气体装置。该法卷绕速率大于2700m/min，喷丝板孔径在0.2mm以下以每孔低于0.15g/min的吐出量进行熔融纺丝，单丝纤度为0.10.5den。（3）复合纤维纺丝法：复合纤维纺丝法是采用双组分聚合体纺制成并列型、海岛型、皮芯型、放射分割型、中空分割型的形状的复合纤维，然后采用牵伸、空气变形、网络、加热超声波浴振动等物理或溶剂分离方法将两个组分分离或溶去某一组分，即可得到超细旦纤维。（4）poy纺丝法：超细旦纤维poy纺丝技术与常规poy纺丝技术有一定的相同之处，但由于单丝纤度下降到0.51.0den，因此无论在生产工艺上，还是在生产设备上都是一个高技术的飞跃。目前意大利vallesina公司、savio公司，德国barmag公司、neumag公司等均已成功地开发了超细旦纤维poy工艺技术和设备制造技术。这些公司对这项技术的研究都各有特色。影响因素：原料：聚丙烯树脂的质量对丙纶细旦丝的纺制影响很大，由于聚丙烯熔体弹性大，成型时膨化现象严重，纤度越细，成型越不稳定。纺丝组件：在受切变应力的情况下，熔体在压缩和形变是呈弹性性质。当流经喷丝头细孔时聚丙烯的弹性行为十分显著。纺丝温度：合理的纺丝温度对于细旦丝的生产也极其重要。纺丝温度是纺丝工艺的重要参数之一，也是决定初生纤维结构的关键因素之一。纺丝张力：合适的纺丝张力对细丝后处理时的热拉伸以及产品性能有重要意义。纺丝张力的增加使丝条的取向度增加，大分子排列更趋规整，分子间形成物理交联点，热拉伸时易结晶。poy油剂：丙纶丝刚形成几乎是绝干的，结晶度高。疏水性强，摩擦系数大，所以丙纶细丝油剂除了具有一般油剂的性质外，还要求不溶解丙纶中的助剂，也不使其膨润过大。2.4.2.高强高模量聚丙烯纤维的生产方法目前生产丙纶高强丝的工艺路线为:聚丙烯、色母粒、防老母粒、其他添加，熔融纺丝，上油，拉伸，松弛，热定型，上油，卷绕，加捻，分级包装。国内外也都相继开发出了相应的设备和生产工艺，如英国esl公司，意大利faer公司和filteco公司，德国的barmag和neumag公司都有相应设备销售，我国纺织科学研究院也能提供丙纶高强丝的全套生产设备和工艺软件。目前国内共有11条生产线，生产的丙纶高强丝质量已达到国际同类产品的先进水平。影响因素（1）聚丙烯熔体流动速率对聚丙烯高强丝强度的影响； 在完全相同的工艺下，聚丙烯熔体流动速率越低，丝的强度越高。（2）纺丝工艺；纺丝温度、冷却条件、单丝纤度。生产过程中需要控制合适的温度既要保证熔体的流动性又要防止热降解，适当的冷却条件也有利于高倍拉伸，工艺允许的下合适的纤度是保证成品强度的关键因素。（3）拉伸工艺：主要考虑拉伸倍数、拉伸速率、热定型的影响。2.5.0.聚丙烯纤维生产研究状况聚丙烯纤维的改性方向主要集中在纤维染色改性、增强改性以及功能化改性等方面以下主要讨论聚丙烯纤维在可染改性方面的研究。（1） 共聚改性：在聚合物分子链中引入能接收染料分子的基团。通常采用的单体有乙烯衍生物和丙烯化合物，例如乙烯吡啶、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯等。但共聚单体会使齐格勒-纳塔催化剂的催化效率下降，共聚得到的聚丙烯结晶度下降，熔点降低，对聚丙烯纤维的机械性能产生不良影响，因此共聚改性方法不适用于纤维的制造要求。（2） 接枝改性：接枝是将具有接受染料能力的单体以共价键嫁接于聚合物分子主链上，赋予纤维对染料的亲和力。为防止纤维增重太多而影响丙纶的物理性能，丧失纤维本身固有的优越性。对聚丙烯纤维接枝改性时通常把接枝度控制在5 %10 %。聚丙烯接枝聚合有三种方法：化学引发聚合、光化学引发聚合和高能辐射引发聚合。化学引发聚合中，常用的引发剂有：过氧化合物、臭氧和氧气混合物、氧化还原催化剂；光化学引发聚合需要紫外线和光引发剂配合使用，常用的光引发剂有苯偶姻乙醚、二苯甲酮等；高能辐射引发聚合以射线、高速电子束作为引发剂，常用的接枝单体有：乙烯基类、丙烯酸类、环氧化合物、聚酰胺类。（3） 表面改性：这种方法是建立在化学卤化和浸渍整理的基础上，通常采用强氧化剂、卤化剂、氯磺化剂、磺化剂等对聚丙烯纤维表面产生化学作用，其表面产生可染染座，从而使其表面染上颜色。表面改性法中，氯化法为有实用价值的方法之一，即聚丙烯纤维在次氯酸盐溶液中处理，然后在沸染条件下水解，氯原子被羟基取代，水解在聚丙烯纤维上产生的羟基和染料分子以共价键结合，使染料结合在纤维表面3。但该方法存在几个缺点：染料分子存在于纤维表面，很难渗透到纤维内部，得到的纤维色牢度不够高，不能满足商业化要求；过程比较复杂，分前期处，中期和后处理，成本较高；采用腐蚀性、毒性较大的化学试剂，对环境会产生一定影响，大规模化生产意义不大。（4）共混物添加改性：在聚丙烯中添加金属化合物，主要是有机金属盐类，然后共混熔融纺丝。纤维中金属离子的引入，不仅可以赋予其染色性能，而且可以获得抗光、抗氧化功能。高聚物共混改性是聚丙烯纺丝前，在聚丙烯中添加少量的异相高聚物，经过双螺杆挤出机混合，熔融纺丝制得的共混可染聚丙烯纤维。目前共混改性聚丙烯纤维的染料主要有分散染料、酸性染料、阳离子染料。为了使改性聚丙烯纤维具有分散染料可染性，一般加入弱极性或非极性聚合物，通常加入的聚合物有聚酯类、聚烯烃类、聚酰胺类、聚醚类和某些含氮化合物(聚乙烯基吡啶)。为了使改性聚丙烯纤维能用酸性染料染色，往往在纤维中引入碱性基团。许多含碱性基团的聚合物都可以作为添加剂，例如聚酰胺类、聚氨酯类、聚乙烯吡啶及其共聚物、环氧氯丙烷与胺类的缩聚物、乙烯-氨烷基丙烯酸酯共聚物等。阳离子染料可染是将具有酸性官能团尤其是阴离子基团的高聚物添加到聚丙烯中。带有酸性官能团的聚合物有：长链磺酸酯聚合物、多元酸或酸酐树脂、含氯聚合物、烷基醚和有机酸共聚物等。刘丽颖等在阻燃可染纤维研究中表明对改性后的纤维阻燃剂质量分数可以选择在3%, 氧指数为23. 5% . 染色改性剂质量分数选择在5%, 上染率为71. 42% , 不同颜色的上染率稍有区别, 染色时间为40 min 达到平衡, 纤维的断裂强度区间为3. 56 4. 5 cn/ dtex 可以满足纺织纤维的要求。 （5）纳米粒子改性：采用纳米技术制备可染聚丙烯纤维，纤维中的纳米粒子是染料上染纤维的染座，现在较常用的纳米颗粒有纳米粘土、纳米硅和纳米金属氧化物等，它们通过范德华力和氢键和染料分子结合。蔡蕾【4】等用分子筛改性聚丙烯，首先用太酸偶联剂对分子筛进行表面处理，然后和聚丙烯共混纺丝，结果表明当分子筛的质量分数为1 %时，共混纤维的可纺性好，断裂强度提高31.85 %，上染率提高44.86 %。（6）复合纤维改性：复合纤维改性属于物理改性，是指在同一根纤维截面上有两种或两种以上聚合物。根据两种组分在纤维横截面上的分布不同，分为并列型、皮芯型和海岛型。纺制改善聚丙烯纤维染色性能的复合纤维通常采用皮芯结构，以70 %90 %聚丙烯作为芯层，以10 %30 %可染高聚物作为皮层，复合纤维的染色性能及染色工艺参照皮层，常用的皮层高聚物有pa、pet、pva、pbt 等。综上所述，聚丙烯纤维染色改性的方法很多，各有优缺点。共聚改性会对纤维机械性能产生严重影响；表面改性难以得到较高的色牢度，且技术要求较高；纳米粒子改性得到的纤维深染性不好；复合纤维方法制得的纤维色牢度不高。从实际效果、经济效益方面看，高聚物共混改性方法新颖，工艺过程简单，染色效果好，且容易实现工业化。未来在聚丙烯纤维染色改性方面，高聚物共混改性将扮演重要角色，成为未来的发展趋势。3.0.0.pp发泡板简介pp发泡板也称聚丙烯（pp）发泡板，是以聚丙烯（pp）为原料， pp发泡板用二氧化碳气体发泡完成的。其密度控制在0.10-0.60 g/cm3，厚度1毫米-5毫米.具有优异的热稳定性(最高使用温度达120%)和高温下制品的尺寸稳定性，有适宜和柔顺的表面，优异的微波适应性以及可降解性，并可根据产品性能用途调整相关性能，可广泛应用于汽车零部件、设备制造业，文具、包装、建筑材料等领域。3.1.0.pp发泡板性能(1)优良的耐热性。发泡ps通常在80下使用，发泡pe仅能耐70-80,而发泡pp能耐120。发泡pp在120下放置22h，尺寸收缩小于2%，在相同条件下发泡pe则约收缩40%。因此、发泡pp可用于使用温度超过100的场合。 (2)优良的力学性能。以日本古河电气公司的ace型pp发泡材料为例，其力学性能如拉伸强度和撕裂强度处于泡沫塑料的最高等级；其压缩强度低于硬质pur和发泡ps，但比软质pur高，即具有中等的压缩强度。 (3)显著的隔热性。发泡pp与发泡pe一样是封闭式泡孔结构，因此，其热导率不会因潮湿而受影响。由于其热导率比发泡pe低，具有显著的隔热性，因此可用作高级保温材料。 (4)良好的回弹性，且有高冲击能吸收能力。 (5)耐化学腐蚀性比其它所有的泡沫塑料好；耐食用油，满足油腻食品包装的需要。 (6)良好的耐应力开裂性能。 (7)与发泡ps相比，燃烧时无毒气放出。 (8)可回收再生。 (9)降解性能明显优于发泡ps和发泡pe。3.2.0.聚丙烯发泡材料的制备技术3.2.1.间歇发泡法20 世纪80 年代初， jsp 株式会社发明了釜内气体渗透饱和法制备高倍率聚丙烯发泡珠粒( epp) 的方法，并开发了相应的间歇式epp 制造工艺。kaneka 等公司也采用该工艺生产epp，并利用珠粒通过模塑热成型生产发泡制品。该方法是首先使用丝束切割或水下切粒法得到直径0 6 1 0 mm的聚丙烯粒子，然后将这些聚丙烯粒子均匀分散在装有液体介质的反应釜中，加入表面活性剂、分散剂、成核剂，升温至聚丙烯软化点与熔点之间的温度区间，将高压气体( co2、n2、空气或丁烷等发泡剂) 经长时间渗透至聚丙烯材质中，后经迅速卸压可得到epp，epp 经洗涤干燥后即可使用。与聚苯乙烯系列树脂发泡珠粒成形体相比，聚丙烯发泡珠粒经模塑成型而获得的聚丙烯发泡成型体具有耐化学品性、高韧性、高耐热性和良好的压缩回弹性等优异性能，可用于生产汽车保险杠芯体以及液晶面板用周转箱。但另一方面，epp 模内成型时，为了让发泡粒子在二次发泡的同时使该发泡粒子相互熔黏，必须使用低压水蒸气加热使模具内具有更高的压力。因此，必需使用高耐压的金属模具和高冲压的专用成形机，这将导致能源成本上升。20 世纪90 年代中期，basf 公司使用有机发泡剂，如丁烷或戊烷等开发成功类似的釜式间歇发泡工艺，但未能得到广泛应用。尽管间歇式epp 制造方法与工艺不断完善，但该方法涉及复杂的制备工艺，昂贵的微粒子制造成本和含有助分散剂、表面活性剂的化工废水处理，生产效率较低，制造成本较高。3.2.2.连续挤出发泡法连续化的挤出发泡工艺是提高发泡材料制备效率的有效方法。1994 年，basell 公司推出hmspp并成功用于连续化的聚丙烯发泡工艺，这使得连续化聚丙烯发泡工艺取得重大突破。随后borealis ( 北欧化工) 推出挤出发泡专用的hmspp，并与德国berstorff 公司联开发成功连续化hmspp 的挤出发泡技术，利用有机发泡剂( 丁烷或戊烷) 与hmspp 混合后同步挤出，制备了泡沫密度小于100 kg /m3的聚丙烯泡沫塑料。与间歇式的epp 制造工艺相比，连续化聚丙烯发泡工艺不仅可制备epp，而且还可通过热成型制备具有良好性能的发泡片材和管材。但由于hmspp 的价格较高且工艺过程中使用易燃的有机发泡剂，设备须经特殊的防爆处理，且最终发泡材料内的有机发泡剂需要进一步处理，因此hmspp 发泡材料的成本也居高不下，影响其工业化应用。20 世纪90 年代，baldwin 等发明了利用超临界流体连续化制备超微孔聚苯乙烯。此后，由于超临界流体的高效、环保和安全的特性，使用超临界流体作为发泡剂制备聚合物泡沫塑料成为各国研究机构的工作重点。利用超临界流体作为发泡剂制备聚合物泡沫塑料的加工装备较复杂且工艺难度大，工业化难度、相应资金及技术投入也较大。利用通用聚丙烯为原料进行连续化的挤出发泡研究是近年来学术界与产业界的难点问题，lee等系统地研究了利用超临界co2或戊烷为发泡剂连续化挤出发泡线型聚丙烯和hmspp，并开发出相应连续化挤出发泡设备,对加工过程中泡孔的成核、生长、并合及稳定化过程进行了充分的研究。研究结果表明，尽管与hmspp 相比，普通线型聚丙烯仍具有较高的泡孔成核效率，但由于熔体强度较低，泡核孔密度、闭孔率及回弹性等性能大大低于hmspp 发泡的泡孔密度及性能。中国科学院宁波材料技术与工程研究所用co2为超临界气体，采用类似的连续挤出发泡技术得到聚丙烯发泡材料，泡孔密度大且分布均匀，发泡材料的质量稳定。3.3.0.pp发泡板应用与市场发泡pp的用途十分广泛，从小到杯子大到船体都有应用。发泡pp利用其优良的耐热性、卫生性、隔热性和良好的环境效应，可在包装、汽车、建筑等领域发挥重要作用。目前全世界已有jsp、basf、ge-finex等公司生产pp泡沫塑料。据不完全统计，美国1999年pp泡沫塑料的消耗量为35万t，欧洲为17万t，日本为1万t。欧洲将jsp公司40%的pp泡沫塑料用于包装行业。 3.3.1.食品包装 pp泡沫塑料是理想的食品包装材料。pp发泡片材因其特殊的热稳定性和热绝缘性而成为发泡ps在高级食品包装中的替代品。与发泡ps和发泡pe相比，发泡pp可在微波炉中使用，而且耐沸水。热成型的盘子在低温下有足够高的冲击强度，可在深冷环境中使用，手感舒适、柔软。 3.3.2.缓冲包装 冲包装要求最重要的性能是能量吸收性。pp泡沫模塑制品可用来承受高载荷，其对重复冲击的防护能力比可发性聚苯乙烯(ps-e)模塑制品或发泡pur更优越。所以，发泡pp可用于计算机、高级医疗器具、精密仪器、声像材料、照相机、玻璃陶瓷、工艺品、各种家用电器等的防震缓冲包装，以免在运输过程中遭受损伤及破坏。另外，发泡pp还具有可直接回收、质地柔软不会损伤被包装物表面的优点。3.3.3.一次性包装 pp餐盒因价格仍然高于传统的ps泡沫餐具，且保温性差，易烫手，这些缺点影响了其推广应用。如果采用可降解的发泡pp制作餐盒，则可使其成本显著降低，提高隔热保温性能，从而成为发泡ps餐具的理想替代品。而且根据中餐的特点，耐油性好的发泡pp餐具也无疑是较佳的选择。热绝缘材料发泡pp的热导率比发泡pe低，热绝热性好，因此将作为高级保温材料应用。日本古河电气公司正使用发泡pp作为太阳能水加热器上的铜管和橡胶软管的保温材料，这些保温管是用来连接太阳热收集器、热水池和其它装置的，管道中的热水温度有时可达100，而屋顶周围的温度有时可达120。在这种情况下，除了发泡pp外，其它材料都不能胜任。4.0.0.改性聚丙烯汽车保险杠的研究调查由于聚丙烯材料自身的特点普通级的无法满足汽车保险杠、仪表 板、护风圈、发动机风扇等部件的特殊使用要求，因此必须对通用聚丙烯材料进行改性 。聚丙烯材料的共混改性方法就是在聚丙烯材料中加入增韧剂、填充剂等改性剂。在聚丙烯材料中加入弹性体（增韧剂）可显著改善聚丙烯的冲击韧度及耐低温性，这就是增韧的作用。但弹性体的加入会带来材料的强度和热变形温度的下降，为克服这一现象，在增韧体系中填充高耐热、高刚性的无机物填料，可显著提高材料的刚性，耐热性及尺寸稳定性。通过对聚丙烯基体、增韧剂、填充剂三者间配比的协调，可制造出一系列不同性能的材料，满足汽车不同部件的功能要求 。4.1.0.改性聚丙烯类型目前，国内外汽车用改性聚丙烯材料主要分为以下4大品种：增韧型：即以弹性体增韧为主的改性聚丙烯材料，具有极高的冲击强度和低温韧度，主要用于制造汽车保险杠 。填充增韧型：即以无机物填充、弹性体增韧的改性聚丙烯材料，具有模量高、刚性及耐 热性好、尺寸稳定性好等突出优点，克服了通用聚丙烯材料收缩率大、热变形温度低、力学持久性差等缺点，广泛用来制造汽车各种内外装饰件，如仪表板、车门内护板、水箱面罩等。 填充型：采用高含量无机物填充的改性聚丙烯材料，可大大地提高通用聚丙烯材料的刚性、耐热性及尺寸稳定性，主要用来制造耐高温的非受力结构零件，如护风圈、暖风机壳体等 。增强型：玻纤增强聚丙烯材料，是聚烯烃塑料中强度最高，刚性 、耐热性及尺寸稳定性最好的品种，主要用来制造发动机风扇等高强度、高耐热制品。4.2.0.生产方法 国外广泛应用的汽车保险杠 pp专用料的生产方法是在反应釜中共聚合，同时进行 pp与乙丙橡胶等的共混。用这种方法生产的 pp专用料性能优异。国内采用机械共混改性材料，其生产方法是采用双螺杆挤出机等将 pp、聚乙烯 (pe)、橡胶、无机填料等共混造粒。 basf公司、ci公司和quantum 公司联合开发的气相pp技术可直接用于生产乙丙橡胶为 50%的 pp共聚物，该材料抗冲击性能优良，熔体流动性好，适于薄壁长流道注射成型 ，可用于制作汽车保险杠外罩、阻流板和汽车防护器等。dow化学公司采用 u - nipoltm聚合工艺技术及特种催化剂制备的抗冲共聚 pp，其橡胶含量达到 40%，具有良好的刚性与韧性，耐低温冲击性能优异，在汽车领域得到广泛应用。4.3.0.汽车保险杠的成型方法注射成型：聚丙烯保险杠普遍采用注射成型工艺, 其主要优点是, 可成型形状比较复杂的产品、生产效率较高、能赋予制品必要的刚性等优点。其缺点是, 必须采用流动性较佳的原料, 制品的坚固性较差, 受冲撞时易断裂、成本高, 小批量生产成本高。我国聚丙烯保险杠成型均采用注射成型。如上海桑塔纳轿车保险杠由江苏省江阴塑料有限公司用北京化工研究院的保险杠专用料注射成型。一汽奥迪车保险杠由铁岭市橡胶制品厂以国产的p p/ epdm 共混料原料, 引进日本模具和宇部兴产公司st 2500 机, 采用注射成型, 机械手自动取件生产保险杠, 产品性能超过德国同类产品。吹塑成型： 随着吹塑成型装备和操作技术的不断改进, 高分子pp 共聚物聚合技术的开发, 以及模具设计和制作技术的进步, 目前国外已经能够采用吹塑成型技术来生产聚丙烯保险杠。吹塑成型与注射成型相比具有以下优点: 可成型高分子量p p 共聚物, 极大地提高产品的低温韧性; 产品具有很高的刚性和弯曲强度; 外观质量大幅度改善; 相对注射模具而言, 吹塑模具不仅结构简单、制作容易、价格低廉, 且易于更改产品的外形设计。其缺点是: 成型周期较长。4.4.0.影响性能的因素影响共混料性能的主要因素有: 基础树脂的平均分子量、分子量分布、共混料中各组分的比例和特征, 以及对橡胶的交联处理等。随着基础树脂平均分子量的提高, 韧性将得以改善, 但流动性会明显下降, 从而给加工带来困难。解决途径有两个: ( 1) 过氧化物热降解技术目前认为比较理想的方法是采用过氧化物热降解技术, 由分子量较高的基础树脂来制取所需的高流动性材料。用此技术生产的树脂, 与具有相同熔体指数的直接聚合技术合成的树脂相比, 分子量分布窄、加工性能好( 不易翘曲) 、刚性和低温耐冲击性能均较高。国外许多厂商均采用这一技术来制造pp 保险杠专用料,我国制造保险杠的方法与此类似。如化工部北京化工研究院承担的国家/ 八#五0攻关项目, 用适量pp 、epdm 和其它助剂( 填料、抗氧剂、偶联剂等) 共混的方法, 研制出apb-