等规聚丙烯合成方法及应用PPT

1、论文题目 等规聚丙烯合成方法与应用系别：材料系班级：高分子111学号：201102778姓名：董琴指导老师：唐云、王燕完成时间日期：2013.10.28目录目录 PP PP是是线型链烃线型链烃聚合物。最早在聚合物。最早在19551955年，意大年，意大利科学家利科学家纳塔纳塔用改进的用改进的齐格勒催化剂齐格勒催化剂成功地将丙成功地将丙烯聚合成烯聚合成等规聚丙烯等规聚丙烯（简称聚丙烯，（简称聚丙烯，PPPP）。等规）。等规聚丙烯是因为聚丙烯的一种分子链中的甲基（聚丙烯是因为聚丙烯的一种分子链中的甲基（- -CH3CH3）分布在主链一侧，所以称之为）分布在主链一侧，所以称之为等规聚丙烯等规聚丙烯。

2、并于并于19571957年在意大利实现了工业化生产。年在意大利实现了工业化生产。PPPP主要主要用于薄膜、单丝、纤维、编织袋、绳索、管材、用于薄膜、单丝、纤维、编织袋、绳索、管材、板材、机械零件、汽车部件、电子电器部件、周板材、机械零件、汽车部件、电子电器部件、周转箱、容器、家具、地毯等。转箱、容器、家具、地毯等。 图图1 聚丙烯的立体构型聚丙烯的立体构型（a）等规）等规PP （b）间规）间规PP 在在19601960年以前。聚丙烯是一种支化的年以前。聚丙烯是一种支化的低分低分子量的重油子量的重油，没有人对它感兴趣，在此，倾向，没有人对它感兴趣，在此，倾向于一种更实际的定义来描述聚丙烯：于一种

3、更实际的定义来描述聚丙烯：PPPP是由齐是由齐格勒格勒- -纳塔所发现的催化剂生产的纳塔所发现的催化剂生产的立构规整性材立构规整性材料料。 聚丙烯聚丙烯(PP)(PP)是五大通用塑料之一是五大通用塑料之一, ,具有密度小、具有密度小、刚性好、强度高、耐挠曲、耐化学腐蚀、绝缘性好刚性好、强度高、耐挠曲、耐化学腐蚀、绝缘性好等优点。等优点。 PP PP用途相当广泛用途相当广泛, ,可用于包括农业和三大支可用于包括农业和三大支柱产业柱产业( (汽车工业、建筑材料、机械电子汽车工业、建筑材料、机械电子) ) 在内在内的诸多领域。的诸多领域。 开拓开拓PPPP在重大产业领域的市场在重大产业领域的市场,

4、,取代其他塑取代其他塑料料, ,所凭借的因素所凭借的因素一是一是PPPP物美价廉、二是物美价廉、二是PPPP改性改性的进展。的进展。 工业上生产的工业上生产的PP以等规异构体占绝对优以等规异构体占绝对优势。无规势。无规PP不能用于塑料，常用于不能用于塑料，常用于改性载改性载体体。间规。间规PP为低晶聚合物，用茂金属催化为低晶聚合物，用茂金属催化剂生产，属于剂生产，属于高弹性热塑性材料高弹性热塑性材料。 间规间规PP具有透明、韧性和柔性，但刚性具有透明、韧性和柔性，但刚性和硬度只为等规和硬度只为等规PP的一半。的一半。 聚合物等规异构体所占比例称为等规指数，聚合物等规异构体所占比例称为等规指数，

5、又称又称等规度等规度。等规指数越大，聚合物的结晶度。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、越高，熔融温度和耐热性也增高，弹性模量、硬度、拉伸、弯曲、压缩等强度都有提高。工硬度、拉伸、弯曲、压缩等强度都有提高。工业化业化PP的等规指数约为的等规指数约为9095。 等规聚丙烯结构最规整，极易结晶，间规聚等规聚丙烯结构最规整，极易结晶，间规聚丙烯结晶能力较差，无规聚丙烯是无定行结构。丙烯结晶能力较差，无规聚丙烯是无定行结构。 随着工艺技术的发展随着工艺技术的发展气相法气相法和和本体法本体法工艺在逐渐工艺在逐渐替代替代泥浆和溶液法工艺，根据反应介质和反应器泥浆和溶液法工艺

6、，根据反应介质和反应器构型，聚合工艺可大致分为三种基本类型：构型，聚合工艺可大致分为三种基本类型：(1)(1)本体工艺本体工艺：在液体丙烯中进行聚合。与浆液法：在液体丙烯中进行聚合。与浆液法相比，具有不使用惰性溶剂，反应系统内单体浓相比，具有不使用惰性溶剂，反应系统内单体浓度高，聚合速率快，催化剂活性高，聚合反应转度高，聚合速率快，催化剂活性高，聚合反应转化率高，能耗低，工艺流程简单，设备少，生产化率高，能耗低，工艺流程简单，设备少，生产成本低，成本低， 三废三废 量少；能除去对产品性质有不良量少；能除去对产品性质有不良影响的低分子量无规聚合物和催化剂残渣，可以影响的低分子量无规聚合物和催化剂

7、残渣，可以得到高质量的产品等优点。得到高质量的产品等优点。 不足之处是反应气体需要气化、冷凝后才能不足之处是反应气体需要气化、冷凝后才能循环回反应器。循环回反应器。(2)(2)浆液法工艺浆液法工艺：在该工艺中丙烯溶解在丁烷、：在该工艺中丙烯溶解在丁烷、戊烷、己烷、庚烷或壬烷等烃类稀释剂和沸腾的戊烷、己烷、庚烷或壬烷等烃类稀释剂和沸腾的丁烷中的反应。丁烷中的反应。 改进后的淤浆法生产工艺使用高活性的第二改进后的淤浆法生产工艺使用高活性的第二代催化剂，可删除催化剂脱灰步骤，能减少无规代催化剂，可删除催化剂脱灰步骤，能减少无规聚合物的产生，可用于生产均聚物、无规共聚物聚合物的产生，可用于生产均聚物、

8、无规共聚物和抗冲共聚物产品等。和抗冲共聚物产品等。(3)(3)气相法工艺气相法工艺：在该工艺中丙烯直接聚合生成：在该工艺中丙烯直接聚合生成固体聚合物固体聚合物目前世界约目前世界约55%的装置能力是本的装置能力是本体法，体法，25%是气相法，浆液法占是气相法，浆液法占其余的份额。从其余的份额。从1990年起世界上年起世界上浆液法生产装置的数目就一直在浆液法生产装置的数目就一直在下降，让位于下降，让位于本体法本体法和气相法技和气相法技术。术。齐格勒齐格勒-纳塔纳塔催化剂催化剂可以定义为带有金属可以定义为带有金属-碳键碳键并能够实现烯烃单元重复插入的一种过渡金属并能够实现烯烃单元重复插入的一种过渡金

9、属化合物。化合物。为了纪念发明聚乙烯、聚丙烯的两位科学家为了纪念发明聚乙烯、聚丙烯的两位科学家Ziegler和和Natta，人们将合成聚丙烯的催化剂称，人们将合成聚丙烯的催化剂称为为齐格勒齐格勒-纳塔纳塔催化剂催化剂齐格勒齐格勒-纳塔催化剂是由主催化剂和助催化剂两纳塔催化剂是由主催化剂和助催化剂两部分组成：主催化剂是一种部分组成：主催化剂是一种过渡金属的盐类过渡金属的盐类（多数情况下是一种（多数情况下是一种卤化物卤化物）；助催化剂是一助催化剂是一种种主族金属的烷基化物主族金属的烷基化物，也称为，也称为活化剂活化剂。第一代催化剂第一代催化剂：用研磨法生产的第一代含有用研磨法生产的第一代含有1/3

10、1/3三氯化铝三氯化铝的三氯化钛催化剂的三氯化钛催化剂第第二二代催化剂代催化剂：由由SolvaySolvay公司开发成功的三氯化钛催化剂公司开发成功的三氯化钛催化剂第第三三代催化剂代催化剂：经过活化的活性氯化镁作为载体经过活化的活性氯化镁作为载体制出，也制出，也是一种载体催化剂是一种载体催化剂第第四四代催化剂代催化剂：采用邻苯二酸酯作为内给电子体，用烷氧采用邻苯二酸酯作为内给电子体，用烷氧基硅烷（或硅烷）为外给电子体基硅烷（或硅烷）为外给电子体。可以得到很高活性和立可以得到很高活性和立构规整度的聚丙烯。构规整度的聚丙烯。第第五五代催化剂代催化剂：一种新的给电子体一种新的给电子体1,3-1,3-

11、二醚类化合物二醚类化合物第六代催化剂第六代催化剂：一定种类的茂金属化合物用甲基铝氧烷一定种类的茂金属化合物用甲基铝氧烷（MAOMAO）作助催化剂，此催化体系不但具有极高的聚合）作助催化剂，此催化体系不但具有极高的聚合活性，而且可以合成出具有高立构规整度的活性，而且可以合成出具有高立构规整度的等规或间规等规或间规聚丙烯聚丙烯。PP可采用注塑、挤出、吹塑、热成型、发泡、喷可采用注塑、挤出、吹塑、热成型、发泡、喷涂等工艺，其中最常采用的注塑与涂等工艺，其中最常采用的注塑与挤出成型挤出成型。挤出工艺的工序：挤出工艺的工序：挤出挤出挤出物在膜内外成型挤出物在膜内外成型挤出物冷却并结晶挤出物冷却并结晶为了

12、成型重新加热挤出物为了成型重新加热挤出物结晶的挤出物取向结晶的挤出物取向 医疗器具医疗器具，如注射器、盒、输液袋、输血工具、病人用具，如注射器、盒、输液袋、输血工具、病人用具（盒、杯、壶等）。（盒、杯、壶等）。 机械零件中的轻载结构件机械零件中的轻载结构件，如壳。罩、手柄、手轮、特别适，如壳。罩、手柄、手轮、特别适于制备反复受力的铰链、合页、法兰、接头、阀门、泵叶轮、于制备反复受力的铰链、合页、法兰、接头、阀门、泵叶轮、风扇叶轮等。风扇叶轮等。 汽车零部件汽车零部件，PPPP和增强和增强PPPP可以制备汽车方向盘、蓄电池壳、可以制备汽车方向盘、蓄电池壳、空气过滤器壳、启动脚踏板、发动机舱、车厢

13、、通风采暖系空气过滤器壳、启动脚踏板、发动机舱、车厢、通风采暖系统、灯罩、工具箱、消声器等。统、灯罩、工具箱、消声器等。 家用电器零件和一般家用件家用电器零件和一般家用件，如门窗框架、小折叠架、箱子，如门窗框架、小折叠架、箱子与盒子的整体合页、卡口等。与盒子的整体合页、卡口等。 化工方面化工方面，可制备耐热耐腐蚀容器，管道、设备衬里，涂层，可制备耐热耐腐蚀容器，管道、设备衬里，涂层等。等。 包装方面包装方面，可制备拉伸薄膜、单丝、绳索、编织袋等。，可制备拉伸薄膜、单丝、绳索、编织袋等。 电气绝缘薄膜电气绝缘薄膜1 1. . PPPP共聚物共聚物主要包括主要包括PPPP无规共聚物和冲击无规共聚物和冲击PPPP共聚物。共聚物。 PP无规共聚物无规共聚物（PPR）是在）是在PP主链上无规则地插入主链上无规则地插入不同的单体分子而制得的不同的单体分子而制得的2 2. . 一般将含有颗粒状填料的一般将含有颗粒状填料的PPPP称为称为填充填充PPPP，而将含，而将含有纤维状填料的有纤维状填料的PPPP称为称为增强增强PPPP。3 3. . 茂金属聚丙烯茂