高分子材料教材-22-聚丙烯课件

第二章热塑性塑料第二节聚丙烯（PP）2.1聚丙烯的结构（重点）2.2聚丙烯的性能(重点）2.3聚丙烯的应用2.4聚丙烯的改性第二章热塑性塑料第二节聚丙烯（PP）12.1聚丙烯的结构<一>定义聚丙烯是丙烯的聚合产物。英文：polypropylene,缩写为PP。2.1聚丙烯的结构<一>定义英文：polypropyle2<二>PP的聚合Zieglar-Natta催化剂催化的阴离子配位聚合制成等规PP。该反应的副产物是无规PP。<二>PP的聚合3<三>PP的三种不同立体构型等规PP：结晶度高，占PP产量的95％。间规PP：结晶度低。目前产量少。无规PP：不结晶，粘稠状物质，不能用做塑料。（Fischer投影图）<三>PP的三种不同立体构型等规PP：结晶度高，占PP产量4等规PP的等规度（等规指数）：等规聚合物所占的重量百分比。测量方法：一般指用正庚烷回流萃取，去掉无规聚合物及低分子量聚合物后的剩余物所占的百分比。（并不十分准确!）等规PP的等规度（等规指数）：等规聚合物所占的重量百分比。5<四>等规PP的链构象（与聚乙烯对比）1.原子半径和范德华半径原子或基团范德华吸引力作用的范围称为范德华半径，其大小与原子或集团的体积有关（明显大于原子或基团的半径）。当两个原子或基团之间的距离小于它们的范德华半径之和时，就会产生排斥作用，称为一级近程排斥力。<四>等规PP的链构象（与聚乙烯对比）1.原子半径和范德6PE平面锯齿构象，Tg~-125oC2.等规PP的链构象(与PE对比）2.53ÅPP螺旋构象因甲基的空间位阻，PP分子链较僵硬，Tg～-10oC6.2ÅPE平面锯齿构象，Tg~-125oC2.等规PP的链构象(7<五>等规PP的聚集态和结晶结构1.聚集态特征：等规PP在使用温度范围内是结晶和无定形结构共存。2.等规PP是高度结晶的聚合物：结晶度在50％～80％之间。3.等规PP具有多种不同的结晶结构：α、β、γ、δ和拟六方型5种。α晶型是最常见，热稳定性最好,熔点176oC。4.等规PP结晶结构的密度较小：α，0.936g.cm-3（而PEα型为1.0g.cm-3）。<五>等规PP的聚集态和结晶结构1.聚集态特征：等规PP在85.影响等规PP结晶度的分子结构因素（a）等规度（b）分子量（数均～38000～60000),结晶度等规度增大分子量较低时（MFI大）：结晶度分子量较大时（MFI小）：结晶度不变5.影响等规PP结晶度的分子结构因素（a）等规度等规度增96.等规PP的球晶结构——在PP中易形成大球晶，对性能不利影响球晶结构因素熔融温度和时间熔体温度晶核球晶尺寸熔融时间晶核球晶尺寸冷却速率速度慢骤冷加工剪切应力成核剂生成大球晶严重“皮心”结构晶核球晶尺寸晶核球晶尺寸一般采用中等降温速率6.等规PP的球晶结构——在PP中易形成大球晶，对性能不利102.2聚丙烯的性能<一>基本性质无臭、无味、无毒；白色蜡状物质，但比PE透明；密度低：0.89-0.91g.cm-3，是最轻的塑料之一；容易燃烧。2.2聚丙烯的性能<一>基本性质11<二>力学性能强度、硬度和刚性明显高于PE；具有优良的耐弯折疲劳性能；抗冲击性能、特别是低温抗冲击性差。等规度和分子量（MFI）对性能有很大影响。<二>力学性能12等规度增大，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降。分子量增大（MFI减小），强度、刚度、硬度降低、抗冲击性能提高。等规度增大，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降。13结晶度提高刚度、硬度、强度、耐热性、耐溶剂、气液阻隔性能提高。韧性、抗冲击性和透明度下降。大尺寸球晶对性能不利：断裂伸长、韧性、抗冲击性下降、透明度下降。结晶度提高刚度、硬度、强度、耐热性、耐溶剂、气液阻隔性能提高14<三>热性能等规PP具有良好的耐热性：轻载或无载条件下最高可在120oC下长期使用；短期可在150oC下使用；耐沸水、耐蒸汽性良好。等规PP是良好的绝热保温材料。<四>电性能等规PP具有优异的电绝缘性；但由于低温脆性、应用领域受到限制。等规度：耐热性（热变形温度）：MFI：耐热性（热变形温度）：<三>热性能<四>电性能等规度：15<五>耐化学药品性耐化学腐蚀性优异。耐溶剂性优良，只有在高温下才能被溶解。很好的耐环境应力开裂性能。<六>环境性能耐候性差：叔碳上的氢易氧化，造成降解。Cu会加速PP的氧化降解。<五>耐化学药品性<六>环境性能16<七>加工特性PP吸水率低，加工前不必干燥；PP的熔体黏度对剪切速率和温度都敏感；但对剪切速率更敏感。<七>加工特性但对剪切速率更敏感。17PP受热易氧化：PP成型收缩率大，在加工中分子易取向；PP具有缺口敏感性：加工时应注意：加入抗氧剂；减少受热时间；受热时避免与氧接触；避免与Cu接触；PP易成型：挤出与注射最常用。PP受热易氧化：PP成型收缩率大，在加工中分子易取向；加工时18

<八>小结等规PP的性能优势：较好的耐热性优异的电绝缘性优良的耐化学药品性优异的抗弯曲疲劳性等规PP的性能缺点：耐老化性差抗冲击，特别低温冲击性差

<八>小结等规PP的性能优势：较好的耐热性优异的电绝缘性192.3聚丙烯的应用医用消毒器件：注射器、急救箱等耐水蒸汽无毒相对高的强度相对高的耐热性优异的耐腐蚀性优异的电绝缘性食品、药品包装和日用品。轻载的机械、汽车零部件。耐热、耐腐蚀的化工管道、容器、阀门配件等。电子、电气配件(电信电缆绝缘、电器外壳）。2.3聚丙烯的应用医用消毒器件：注射器、急救箱等耐水蒸汽无毒202.4聚丙烯的改性PP的改性方法填充：粉末状矿物填料填充PP增强：用玻璃纤维增强PP共聚：与乙烯共聚无规共聚嵌段共聚共混：PP合金与HDPE共混与EPR和TPE共混与聚酰胺共混增韧、提高耐寒性；但强度和耐热性降低增韧、提高耐热、耐磨和强度。提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀大幅度提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀；工程塑料2.4聚丙烯的改性PP填充：粉末状矿物填料填充PP增强：用21作业什么是PP的等规度？请分析为什么PP大球晶（需要自查文献）会对性能造成不利的影响，如何避免？PP的等规度和分子量对PP力学性能——拉伸屈服强度、硬度、抗冲击强度的影响，其机理是什么？作业什么是PP的等规度？22第二章热塑性塑料第二节聚丙烯（PP）2.1聚丙烯的结构（重点）2.2聚丙烯的性能(重点）2.3聚丙烯的应用2.4聚丙烯的改性第二章热塑性塑料第二节聚丙烯（PP）232.1聚丙烯的结构<一>定义聚丙烯是丙烯的聚合产物。英文：polypropylene,缩写为PP。2.1聚丙烯的结构<一>定义英文：polypropyle24<二>PP的聚合Zieglar-Natta催化剂催化的阴离子配位聚合制成等规PP。该反应的副产物是无规PP。<二>PP的聚合25<三>PP的三种不同立体构型等规PP：结晶度高，占PP产量的95％。间规PP：结晶度低。目前产量少。无规PP：不结晶，粘稠状物质，不能用做塑料。（Fischer投影图）<三>PP的三种不同立体构型等规PP：结晶度高，占PP产量26等规PP的等规度（等规指数）：等规聚合物所占的重量百分比。测量方法：一般指用正庚烷回流萃取，去掉无规聚合物及低分子量聚合物后的剩余物所占的百分比。（并不十分准确!）等规PP的等规度（等规指数）：等规聚合物所占的重量百分比。27<四>等规PP的链构象（与聚乙烯对比）1.原子半径和范德华半径原子或基团范德华吸引力作用的范围称为范德华半径，其大小与原子或集团的体积有关（明显大于原子或基团的半径）。当两个原子或基团之间的距离小于它们的范德华半径之和时，就会产生排斥作用，称为一级近程排斥力。<四>等规PP的链构象（与聚乙烯对比）1.原子半径和范德28PE平面锯齿构象，Tg~-125oC2.等规PP的链构象(与PE对比）2.53ÅPP螺旋构象因甲基的空间位阻，PP分子链较僵硬，Tg～-10oC6.2ÅPE平面锯齿构象，Tg~-125oC2.等规PP的链构象(29<五>等规PP的聚集态和结晶结构1.聚集态特征：等规PP在使用温度范围内是结晶和无定形结构共存。2.等规PP是高度结晶的聚合物：结晶度在50％～80％之间。3.等规PP具有多种不同的结晶结构：α、β、γ、δ和拟六方型5种。α晶型是最常见，热稳定性最好,熔点176oC。4.等规PP结晶结构的密度较小：α，0.936g.cm-3（而PEα型为1.0g.cm-3）。<五>等规PP的聚集态和结晶结构1.聚集态特征：等规PP在305.影响等规PP结晶度的分子结构因素（a）等规度（b）分子量（数均～38000～60000),结晶度等规度增大分子量较低时（MFI大）：结晶度分子量较大时（MFI小）：结晶度不变5.影响等规PP结晶度的分子结构因素（a）等规度等规度增316.等规PP的球晶结构——在PP中易形成大球晶，对性能不利影响球晶结构因素熔融温度和时间熔体温度晶核球晶尺寸熔融时间晶核球晶尺寸冷却速率速度慢骤冷加工剪切应力成核剂生成大球晶严重“皮心”结构晶核球晶尺寸晶核球晶尺寸一般采用中等降温速率6.等规PP的球晶结构——在PP中易形成大球晶，对性能不利322.2聚丙烯的性能<一>基本性质无臭、无味、无毒；白色蜡状物质，但比PE透明；密度低：0.89-0.91g.cm-3，是最轻的塑料之一；容易燃烧。2.2聚丙烯的性能<一>基本性质33<二>力学性能强度、硬度和刚性明显高于PE；具有优良的耐弯折疲劳性能；抗冲击性能、特别是低温抗冲击性差。等规度和分子量（MFI）对性能有很大影响。<二>力学性能34等规度增大，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降。分子量增大（MFI减小），强度、刚度、硬度降低、抗冲击性能提高。等规度增大，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降。35结晶度提高刚度、硬度、强度、耐热性、耐溶剂、气液阻隔性能提高。韧性、抗冲击性和透明度下降。大尺寸球晶对性能不利：断裂伸长、韧性、抗冲击性下降、透明度下降。结晶度提高刚度、硬度、强度、耐热性、耐溶剂、气液阻隔性能提高36<三>热性能等规PP具有良好的耐热性：轻载或无载条件下最高可在120oC下长期使用；短期可在150oC下使用；耐沸水、耐蒸汽性良好。等规PP是良好的绝热保温材料。<四>电性能等规PP具有优异的电绝缘性；但由于低温脆性、应用领域受到限制。等规度：耐热性（热变形温度）：MFI：耐热性（热变形温度）：<三>热性能<四>电性能等规度：37<五>耐化学药品性耐化学腐蚀性优异。耐溶剂性优良，只有在高温下才能被溶解。很好的耐环境应力开裂性能。<六>环境性能耐候性差：叔碳上的氢易氧化，造成降解。Cu会加速PP的氧化降解。<五>耐化学药品性<六>环境性能38<七>加工特性PP吸水率低，加工前不必干燥；PP的熔体黏度对剪切速率和温度都敏感；但对剪切速率更敏感。<七>加工特性但对剪切速率更敏感。39PP受热易氧化：PP成型收缩率大，在加工中分子易取向；PP具有缺口敏感性：加工时应注意：加入抗氧剂；减少受热时间；受热时避免与氧接触；避免与Cu接触；PP易成型：挤出与注射最常用。PP受热易氧化：PP成型收缩率大，在加工中分子易取向；加工时40

<八>小结等规PP的性能优势：较好的耐热性