第03讲聚丙烯塑料

1、第一章通用塑料之二聚丙烯,第三周教案,一、聚丙烯概述二、聚丙烯性能三、聚丙烯加工工艺四、聚丙烯改性五、其他聚烯烃,一、聚丙烯概述,定义聚丙烯（简称PP）是由丙烯聚合而成的一种热塑性塑料。,英文：polypropylene,缩写为PP。,一、聚丙烯概述,一、聚丙烯概述,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。高弹性热塑性塑料或弹性体,无规PP：不结晶，粘稠状物质，不能用做塑料。,一、聚丙烯概述,发展历史：年意大利的教授首先合成等规聚丙烯年意大利蒙特卡帝尼公司利用其成果第一个生产聚丙烯的工业化装置，年产量为年德国、日本、法国都相继工业化生产聚丙烯在纤维、薄膜、注射模塑

2、制品，包装中都有广泛的用途,一、聚丙烯概述,是五大通用塑料之一产量及用量仅次于聚乙烯（PE)和聚氯乙烯（PVC）目前，聚丙烯是世界上消费量增长最快的通用塑料。,一、聚丙烯概述,应用广泛（1）薄膜制品：聚丙烯薄膜制品透明而有光泽，对水蒸汽和空气的渗透性小，它分为吹膜薄膜、流延薄膜（CPP）、双向拉伸薄膜（BOPP）（2）注塑制品：可用于汽车、电气、机械、仪表、无线电、纺织、国防等工程配件，日用品，周转箱，医疗卫生器材，建筑材料。（3）挤塑制品：可做管材、型材、单丝、渔用绳索。打包带、捆扎绳、编织袋，纤维，复合涂层，板材等。（4）其它：低发泡、钙塑板，合成木材，层压板，合成纸，高发泡可作结构泡沫体

3、,9,一、聚丙烯概述,10,11,一、聚丙烯概述,拉丝制品,一、聚丙烯概述,薄膜制品,一、聚丙烯概述,注塑制品,一、聚丙烯概述,注塑制品,纺织用染色纱管80G4N,一、聚丙烯概述,管材制品,2.2聚丙烯的性能,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，是最轻的塑料缺点聚丙烯容易燃烧，成型收缩率大,缺口冲击强度低,特别是在低温时尤为严重。,二、聚丙烯性能,结晶度影响聚丙烯的透明性；结晶度降低，则透明度增加案例1：在生产聚丙烯薄膜时采用水骤冷却，使分子结构形成小的微晶，减少大的球晶，以提高透明度。,补充知识：等规PP的等规度（等规指数）：等规聚合

4、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5080之间。3.等规PP具有多种不同的结晶结构：、和拟六方型4种。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：，0.936g.cm-3（而PE型为1.0g.cm-3）。,影响等规PP结晶度的分子结构因素,分子量较低时：结晶度,分子量较大时：结晶度,不变,二、聚丙烯性能,球晶当聚合物在静态条件下从熔体中结晶

5、时通常形成球晶。PP的晶体属于球晶结构用偏光显微镜观察球晶形态时可观察到Maltese消光。,二、聚丙烯性能,二、聚丙烯性能,PP球晶结构偏光显微镜照片,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,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。,二、聚丙烯性能,PP具有良好的耐热性：轻载或无载条件下最高可在120下长期使用

6、；短期可在150下使用；耐沸水、耐蒸汽性良好。PP是良好的绝热保温材料。,等规度：耐热性（热变形温度）：,二、聚丙烯性能热性能：,与PE相比：PE耐高温性不高。（80，121）PE耐低温性很好。（-50，-140）,二、聚丙烯性能电性能PP是一种非极性聚合物。具有优异的电绝缘性，不受环境湿度和电场频率改变的影响。由于低温脆性、应用领域受到限制。,与PE相比：PE无极性，吸湿性很低PE介电损耗低，介电损耗和介电常数几乎与温度和频率无关。,二、聚丙烯性能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。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。,二、

7、聚丙烯性能加工性能PP具有缺口敏感性,PP易成型：挤出与注射最常用。,小结,35,一、等规聚丙烯的合成1.初始原料：丙烯（CH3-CH=CH2），无色，石油或天然气热裂解制得。2.催化剂：茂金属催化剂迅速发展。,CH2CH,n,结构式：,CH3,从PP的化学结构可以看出，它可以几种不同空间排列方式聚合，而各种PP构形的形成取决于所用的聚合催化剂及聚合条件。,三、聚丙烯加工工艺,改性PP材料的研制与推广，使得聚丙烯材料挤身于工程塑料行业，广泛应用于汽车工业、家用电器、电子仪表工业、纺织工业中,四、聚丙烯的改性,改性方向,四、聚丙烯的改性,填充：粉末状矿物填料填充PP,增强：用玻璃纤维增强PP,无

8、规共聚：主要用于高透明薄膜、上下水管、供暖管材及注塑制品。嵌段共聚：主要用于大型容器、中空吹塑容器、机械零件、电线电缆。,四、聚丙烯的改性,PP共聚物一般为丙烯与乙烯的共聚物分类：,四、聚丙烯的改性PP合金,PP合金也称为PP共混物,分类：与高密度聚乙烯共混（PP韧性）与乙丙橡胶、热塑性弹性体共混（PP韧性和耐寒性）与聚酰胺共混（耐热、耐磨、抗冲击及染色性能）,四、聚丙烯的改性填充粉末状矿物填料填充PP,作用效果：可使聚丙烯的刚度、硬度、弹性模量、热变形稳定、耐蠕变性、成型收缩率及线性膨胀系数等发面都有所改善。,增强PP用玻璃纤维增强PP用碳纤维增强PP,四、聚丙烯的改性,纤维增强混凝土,五、

9、其他聚烯烃,聚1-丁烯聚4-甲基-1-戊烯环烯烃共聚物,（一）聚1-丁烯聚1-丁烯的英文缩写为poly(1-butene)（PB）。聚1-丁烯的制备是把经过脱水脱氧的1-丁烯，以齐格勒-纳塔催化剂在室温常压下进行聚合，得到等规结构的聚1-丁烯。其分子式为：,聚1-丁烯有极好的抗蠕变性，是聚烯烃中最好的。有较好的抗应力开裂性，可能是它分子量极高的原因。其极限拉伸强度不受结晶态的影响。它的加工性能介于高密度聚乙烯和聚丙烯之间，加工温度为160240。聚1-丁烯可以作薄膜，也可以做包装化学药品及化肥的塑料袋。,（二）聚4-甲基-1-戊烯聚4-甲基-1-戊烯的英文缩写为poly(4-methyl-1-

10、pentene)(P4MP)。制备聚4-甲基-1-戊烯的基本原料是丙烯，由丙烯首先制成4-甲基-1-戊烯，再由它聚合而成等规的聚4-甲基-1-戊烯。反应式如下：,聚4-甲基-1-戊烯的密度是0.83g/cm3，是塑料中最轻的。结晶区与非结晶区折射率一致，故透明度极好（90%），且不随制品厚度而变化。由于其分子主链上连有较大的侧异丁基，使分子链刚性增加，所以熔点为245，玻璃化转变温度为5060，可以在150以下作透明的特殊材料使用。聚4-甲基-1-戊烯电绝缘性能优良，在很宽的温度和频率范围内其介电常数低而稳定。耐化学药品腐蚀，耐油，但不耐强氧化剂、芳香烃和氯代烃。由于有叔碳原子存在，比聚丙烯的

11、耐老化性能更差，加工前必须加防老剂。一般最好不要在阳光下和高能辐射下连续使用，否则会降解老化后变黄。,聚4-甲基-1-戊烯用作医疗器具、光学和照明器材，并可作为食品包装薄膜，它有高度的透氧和透潮气性能，适用于肉类和蔬菜的包装。也可以制成层压纸板，代替铝箔，包装食品。聚4-甲基-1-戊烯可以注射成型，也可挤出和吹塑成型。,（三）环烯烃共聚物,环烯烃共聚物简称COC，是具有环状烯烃结构的非晶性透明共聚高分子。只有几个别制造商生产。具有与PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂)相匹敌的光学性能以及具有高于PC(聚碳酸酯)的耐热性，还由于低吸水性而具有比PMMA和PC更加优良的尺寸稳定性等。它还具有良好的PE(特别是LLDPE)相溶性，可按任意比例与之混合，