聚丙烯成品指标意义

第一节聚丙烯产品质量指标的概念及意义产品质量控制是聚丙烯生产中的重要环节。 产品质量的好坏不仅影响产品的加工应用，还影响聚丙烯生产本身是否正常进行、原料动力消耗、生产成本等其他技术经济指标。聚丙烯树脂质量指标项目较多且比较重要，一般可以检测和实用的质量指标项目主要包括等规度、熔融指数、分子量、灰分量、氯含量、钛含量、挥发成分含量、密度、表观密度、拉伸屈服强度、拉伸断裂强度、断裂伸长率、冲击强度(缺口冲击强度和无缺口冲击强度)、热变形温度、 维氏软化点温度、脆化温度、硬度、电特性(电阻系数、破坏电压强度等介电损耗角正切值)为纺丝制的高强度丙烯丝、无纺布用纤维级聚丙烯树脂、凝胶粒子(或者鱼眼的含量指标或分子量分布指数等。 简要介绍了这些质量标准的概念和意义。一、等规度(简称II )聚丙烯是长链高分子聚合物，含有等规聚丙烯、间规聚丙烯、无规聚丙烯3种主体结构。 所谓聚丙烯的等尺度，是用重量百分比表示聚合物中的等尺度聚丙烯的含量，等尺度也称为等尺度指数。等尺度影响聚丙烯的结晶度，等尺度越高结晶度也越高。 结晶度影响聚丙烯的许多性能。 在某些范围内，结晶性高，树脂拉伸屈服强度高，硬度大，但冲击强度特别是低温冲击性能好。 这是无规聚丙烯能够作为聚丙烯和其他树脂的冲击性能改性剂利用的主要原因。 聚丙烯等的限制对纺织丙烯纤维时的成丝性能和纤维的品质有显着的影响。 等规度高，结晶性好，有利于成纱性能和成纱质量。聚丙烯等的有序度不仅影响产品的性能，还影响树脂的加工性能。 等规度低，产品黏腻，流动性差，包装保管时板块凝固，成块，加工时进货困难，无法加工。如果聚丙烯等规定过低，也会影响聚丙烯的正常生产和操作。 一般的等规度低于90%的话，会发生产品黏腻的现象。 等规度低于85%时，产品粘性增强，在环管反应器的内壁、排出口、闪蒸罐及生产线内等引起严重粘连现象，影响操作和正常生产。聚丙烯制品的等规度一般通过沸腾正庚烷萃取法或红外光谱、核磁共振法来测定，等规聚丙烯不溶于正庚烷，其他结构聚丙烯可溶于沸腾正庚烷，因此，可以通过沸腾正庚烷中不溶物占样品整体的冲击率来测定并显示另外，聚丙烯中等位素的含量以二甲苯不溶物表示，与正庚烷萃取法测定的等位素在数值上略有不同。二、熔体流动速率(简称MFR )熔体流动速率的习惯也称为熔体指数(MI )，热塑性树脂以熔体计为一定的负荷和温度，熔体每10min通过标准品型的重量，以g/10min为单位表示。在聚丙烯树脂情况下，熔体流动速率测定的条件如下温度： 230负载： 2160g试样受压压力： 0.2982Mpa标准品薄膜内径： 2.095？ SPAN lang=EN-US0.005mm标准品膜高度： 8.000？ SPAN lang=EN-US0.025mm熔融指数是测定聚丙烯树脂熔融状态下流动性能好坏的指标。 MI越大，聚丙烯树脂的熔融流动性越好，相反，MI越小，聚丙烯树脂的熔融流动性越差。 由于聚丙烯是热塑性树脂，在熔融状态下加工成各种产品，因此MI是影响聚丙烯加工性能的重要指标，也是聚丙烯产品质量的最主要指标之一。在聚丙烯均聚制品中，各品种主要以其MI的不同来区分。 根据用途，产品的品种也不同，相应地要求不同规格的MI。 同一品种的聚丙烯有一定的MI范围。 每个MI需要不同的加工温度。 MI差异较大的几批产品混合加工时，加工中产生“鱼眼”，高MI树脂已经熔化，但低MI树脂未熔化，产品中产生白点，对产品质量有很大影响，特别是纺丝丙烯纤维，鱼眼的存在对成丝性能和丙烯纤维质量的影响很大。 因此，要求PP树脂的MI稳定、控制，保证产品的良好加工性能和产品质量。三、分子量(简称m )聚丙烯树脂是高分子化合物，它由很多大分子构成，但由于各个大分子的分子量不同，所以不是均匀的分子量，只能用平均分子量来表现。 一般来说，聚丙烯的分子量是统计的平均分子量。 根据实际使用的统计方法的不同，一般有数均分子量()、重均分子量()、z平均成分()、粘均分子量()这4种方法。 对于同一高分子化合物，一般在聚丙烯的生产中，只测定粘均分子量，根据需要测定其他几种平均分子量。 粘均分子量是指用粘度(特性粘度)法测定分子量.粘均分子量与MI有对应关系，其关系式如下lgMI-18.56-3.36lg千克上式适用范围MI=0.2722.10聚丙烯分子量的大小直接影响其熔体流动速率。 分子量越大，MI越小，熔融流动性越差； 相反，分子量越小，MI越大，熔融流动性越好。四、分子分子量分布分子量分布显示高分子化合物中分子量的分散程度。 分子量分布点可以用分子量分布指数来描述。 分子量分布指数可以用重均分子量与数均分子量之比表示，其值大小的范围表示分子量分布的宽度和宽度.聚丙烯的分子量分布对其物理机械性能和加工性能有重要影响。 一般的挤出制品，分子量分布广的话加工性好，但是拉伸强度差伸长率变小。 纤维级聚丙烯树脂要求分子量分布狭窄，有利于纤维化性能和纤维品质。 纤维级聚丙烯树脂的分子量分布指数要求在35之间。五、灰分、钛、氯离子、挥发成分含量灰分、钛、氯离子、挥发成分的含量表示聚丙烯树脂中杂质的含量，它们是显示聚丙烯产品质量的重要指标，对聚丙烯的加工和应用有重要影响。(1)灰分聚丙烯树脂是由碳、氢元素组成的有机化合物，在高温下分解，一部分变成低分子有机物挥发，一部分变成CO2、CO、H2O挥发，完全洁净的聚丙烯应该在高温下全部挥发，灰分是不存在的，但实际上聚丙烯树上存在着高温下尚未挥发的物质，例如聚丙烯含有的高温烧成(一般规定为850？ SPAN lang=EN-US25)后未挥发而残留的杂质在样品整体中的含量称为聚丙烯的灰分含量，一般以重量百分比或重量PPm表示。 纤维级聚丙烯树脂的灰分含量要求在100PPM以下，灰分含量高的话，加工时不溶解的物质多，容易引起设备堵塞，也会影响产品的强度等性能。 但灰分对挤出成型、注射成型影响不大。(2)钛含量聚丙烯制品中残留的催化剂中的钛元素在整个样品中的含量称为钛含量，一般以重量PPm表示。 钛的存在影响聚丙烯树脂的稳定性，钛含量高，树脂容易老化。 目前，PP生产技术，尤其是SPP技术，由于彩色高效载体催化剂的普及，钛的含量已经下降到几PPm以下。(3)氯离子含量聚丙烯制品中残留的催化剂中氯离子在样品整体中的含量称为氯离子含量，通常为重量PPm。 氯离子在聚丙烯树脂中的存在主要对后加工设备有腐蚀作用。 目前高效载体催化剂的使用，产品中氯含量非常低，经过蒸汽过程，氯含量可以大大降低。(4)挥发成分聚丙烯制品所含的聚丙烯的分解温度以下的挥发性物质的含量(例如有机溶剂、丙烯、水分等)称为挥发成分含量，通常以重量百分比表示。 与灰分的概念不同，测定挥发成分的含量时，温度应控制在聚丙烯的分解温度以下，一般应控制在105，不允许聚丙烯树脂本身分解挥发。挥发成分的含量也影响加工性能。 挥发成分含量高，加工时产品产生气泡和气孔，影响机械性能。 纺丝时，也会影响纺丝性。六、密度和表观密度所谓聚丙烯的密度，是指压片熔融后内部没有空隙时的样品片的密度，即“真密度”。聚丙烯的表观密度在聚烯烃树脂中最小(0.900.91g/cm3)也是使用聚丙烯时的一大优点，加工的产品重量轻、材料少、成本低。聚丙烯表观密度越大，相同重量的产品堆积体积越小，包装运输容易，且表观密度反映聚丙烯的粒子形态和流动性能，一般表观密度大，粒子流动性好，加工容易。七、拉伸力学性能显示拉伸力学性能的指标较多，在此主要介绍拉伸屈服强度、拉伸断裂强度和断裂伸长率三个指标。以规定的试验温度、湿度和试验速度，用拉伸试验机在聚丙烯试料上沿纵轴方向施加拉伸载荷，测定试料破坏时的最大载荷，求出拉伸时的应力应变曲线。图1聚丙烯拉伸应力应变曲线聚丙烯试验片受到一定的拉伸力时，会产生应变(应变)。 首先，应力随应变(伸长率)的增加而增加，但应力、应变在一定程度上增加时，应变增加，应力不增加。 在上图的应力-应变曲线中，将应变首次增加、应力不增加的点(m )定义为屈服点，将屈服点的应力FM定义为拉伸屈服强度，将拉伸断裂时的点(t )定义为断裂点，将断裂点的应力f定义为拉伸断裂强度。破断点可能高于屈服点，也可能低于屈服点。 由于聚丙烯树脂在屈服点内使用，所以拉伸屈服强度比拉伸断裂强度重要。拉伸屈服强度和拉伸断裂强度是聚丙烯力学性能的最重要指标。 这表示聚丙烯树脂的拉伸阻力，是聚丙烯应用的最重要依据之一。 聚丙烯的应用中，拉伸屈服强度和拉伸断裂强度越高越好。应力-应变曲线对屈服点m和断裂点t有相应的屈服点应变值(% )和断裂点应变值(% )，屈服伸长率(% )和断裂伸长率(% )，屈服伸长率和断裂伸长率也是聚丙烯的重要力学性能指标，对聚丙烯的应用具有重要意义。八、冲击强度聚丙烯树脂的冲击强度是指规定尺寸的聚丙烯标准试料受到冲击试验机的冲击力而被破坏的最大冲击负荷。 冲击强度用于测量聚丙烯在高速状态下对韧性和破坏的抵抗力。 是聚丙烯树脂力学性能的另一个重要指标。 一般聚丙烯在低温下被称为“变脆”，意味着聚丙烯的低温冲击强度低，耐冲击性能差。 这是聚丙烯树脂的缺点之一。 产品的使用要求冲击强度越高越好。冲击强度因测量方法而异，通常分为无缺陷的冲击强度和无缺陷的冲击强度，通常用夏比式冲击试验机(包括简支梁式和悬臂梁式)、落球式冲击试验机和高速拉伸冲击试验机进行测量。 测量的方法与试验设备不同，冲击强度的显示单位也不同。 用简支梁式摆锤冲击试验机测量的强度显示单位是kg吗？ SPAN lang=EN-UScm/cm2，用悬臂梁式摆锤冲击试验机测量的冲击强度显示单位为kg？ SPAN lang=EN-UScm/cm。九、硬度聚丙烯树脂抵抗其他硬软物体压入的性能(或能力)称为聚丙烯树脂的硬度。 硬度数值的大小是显示聚丙烯树脂硬度的条件定量反映，对于聚丙烯树脂的应用具有重要价值。聚丙烯树脂硬度的测定方法和仪器很多，其测定值与硬度计的类型、试样的形状、测定条件有关。 测定聚丙烯硬度的方法有动载荷法和静载荷法两种。 静载试验是用一定形状的压头平滑地缓慢施加载荷，将压头压入试料的方法(简称压入法)，一般采用压入法测量聚丙烯的硬度。 不同的测量仪有布氏硬度(HB )、洛氏硬度(Hg )、肖氏硬度(HA、HC、HD )。测量布氏硬度时，将一定直径的钢球以规定的负荷压入试样中保持一定时间后，根据压痕的深度和压痕的直径计算试样每单位面积所受的力，计算如下式1式2式中： HB-布氏硬度、kg/mm2；P-施加负荷，kg；d-压痕直径、mm；h-压痕深度，mm；D-钢球直径，mm。十、热性能指标(1)热变形温度聚丙烯树脂的热变形温度是用试验装置测定的特定温度。 在施加载荷负荷、试料所承受的最大弯曲正应力为1.81MPa或0.45MPa的条件下，使一定高度的试料逐渐升温，试料达到规定的弯曲变形值的温度称为聚丙烯试料的热变形温度。 是显示聚丙烯树脂耐热性能的重要指标。 聚丙烯树脂热变形温度一般为95100。(2)维卡软化点聚丙烯树脂的霉菌软化点是聚丙烯试样在霉菌软化点试验装置测定的特定温度。 在负荷为1kg或5kg的条件下，使试料慢慢升温，压在试料上的针垂直压入试料的深度达到1mm时的温度称为聚丙烯的维氏软化点温度，也称