塑料材料第二章聚丙烯

1、ch2chch3nn聚丙烯颗粒形状及包装形式聚丙烯颗粒形状及包装形式聚丙烯发展历程聚丙烯发展历程聚丙烯发展历程聚丙烯发展历程聚丙烯发展历程聚丙烯发展历程聚丙烯发展历程聚丙烯发展历程n国内国内19621962年开始研究聚丙烯，年开始研究聚丙烯，19721972年实现工业化年实现工业化 n9090年代中后期年代中后期 国产环管工艺实现工国产环管工艺实现工业化，业化，2121世纪初国产环管二代工艺世纪初国产环管二代工艺取得突破。取得突破。聚丙烯工艺技术介绍聚丙烯工艺技术介绍聚丙烯生产工艺大体上可分为聚丙烯生产工艺大体上可分为n溶液法、溶液法、n浆液法、浆液法、n本体聚合、本体聚合、n气相聚合气相聚合

2、 四种工艺。四种工艺。 n聚丙烯是四大通用塑料聚丙烯是四大通用塑料-pe、pp、pvc、ps之一，之一，其产量在世界居第二位，在国内居第三位。它是以其产量在世界居第二位，在国内居第三位。它是以丙烯单体为原料通过聚合反应制得。由于甲基在分丙烯单体为原料通过聚合反应制得。由于甲基在分子链中的取向不同。子链中的取向不同。pp的微观结构可分为：的微观结构可分为：n等规等规pp（ isotactic polypropylene ，ipp）n间规间规pp（ syndiotactic polypropylene ，spp ）n无规无规pp（ atactic polypropylene ，app ），），n结

3、构式如下所示：结构式如下所示：无规无规pppp：不结晶，：不结晶，粘稠状物质，不能粘稠状物质，不能用做塑料，可做用做塑料，可做填填充母粒的载体或润充母粒的载体或润滑剂滑剂。旋光异构旋光异构 ( (空间立构空间立构) )饱和碳氢化合物分子中的碳，以饱和碳氢化合物分子中的碳，以4 4个共价键与个共价键与4 4个原子或个原子或基团相连，形成一个正四面体，当基团相连，形成一个正四面体，当4 4个基团都不相同时，个基团都不相同时，该碳原子称作不对称碳原子，以该碳原子称作不对称碳原子，以c c* *表示，这种有机物能表示，这种有机物能构成互为镜影的两种异构体，表现出不同的旋光性，称构成互为镜影的两种异构体

4、，表现出不同的旋光性，称为旋光异构体。为旋光异构体。旋光异构体示意图d d 型型l 型型全同立构全同立构(或等规立构或等规立构)：当取代基全部处于主链平当取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键部由一种旋光异构单元键接而成。接而成。间同立构间同立构(或间规立构或间规立构)：取代基相间的分布于主链取代基相间的分布于主链平面的二侧或者说两种旋平面的二侧或者说两种旋光异构单元交替键接。光异构单元交替键接。无规立构：无规立构：当取代基在当取代基在平面两侧作不规则分布或平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元者说两种旋光异构体单元完全无规键接时。完全无规

5、键接时。按合成原料按合成原料不同不同pp分类分类无规共聚无规共聚ppn共聚物共聚物是由两种以上单体共同聚合制得。是由两种以上单体共同聚合制得。n以由以由a和和b两种结构单元构成的二元共聚物，按其连接方式可分两种结构单元构成的二元共聚物，按其连接方式可分为以下统计型为以下统计型(含含无规无规) )、交替、交替型型、嵌段、嵌段型型、接枝、接枝型型高分子。高分子。n无规共聚物无规共聚物 abbabaaabbabn交替共聚物交替共聚物 ababababababn嵌段共聚物嵌段共聚物 aaaaaabbbbbbn接枝共聚物接枝共聚物 共聚物的序列结构共聚物的序列结构2n所谓所谓嵌段共聚嵌段共聚pp是分子中

6、的乙烯单体是以是分子中的乙烯单体是以链段链段的的形式插入形式插入pp分子链中。如：燕山石化产分子链中。如：燕山石化产pp1330、pp1340；上海石化、齐鲁石化产；上海石化、齐鲁石化产eps30r；扬子；扬子石化、盘锦石化产石化、盘锦石化产j340、j540等。等。n所谓所谓无规共聚无规共聚pp是分子中乙烯是分子中乙烯单体无规则单体无规则插入插入pp分子链中，常见的分子链中，常见的ppr即是无规共聚即是无规共聚pp。n不管是均聚不管是均聚pp还是共聚还是共聚pp，人们习惯统称为聚丙，人们习惯统称为聚丙烯，国外共聚烯，国外共聚pp消费量占消费量占pp总量总量3040%，而，而国内只有国内只有3

7、5%。这充分说明从合成角度来说共。这充分说明从合成角度来说共聚聚pp的合成技术难度远大于均聚的合成技术难度远大于均聚pp。从综合性能。从综合性能来说共聚来说共聚pp比均聚比均聚pp好。好。 n 从应用角度来看，通常从应用角度来看，通常pp又分为又分为通用通用型型和和专用型专用型两大类，编织袋所用的拉丝料两大类，编织袋所用的拉丝料都属于通用型。而都属于通用型。而bopp料（双向拉伸）、料（双向拉伸）、流延膜料、纤维纺丝料、洗衣机内筒料、流延膜料、纤维纺丝料、洗衣机内筒料、汽车用料（每辆轿车平均用汽车用料（每辆轿车平均用pp4550kg）、家电用料和）、家电用料和ppr管材料等都属于管材料等都属于

8、专用料。其中洗衣机内桶料、汽车专用料、专用料。其中洗衣机内桶料、汽车专用料、家电用料和家电用料和ppr管材料均为共聚管材料均为共聚pp，其它，其它专用料和通用型专用料和通用型pp均为均聚均为均聚pp。聚丙烯命名聚丙烯命名（国家标准牌号命名国家标准牌号命名）nppb-mp-300-mnppb-特征单元特征单元1nmp-特征单元特征单元2n300-特征单元特征单元3nm-特征单元特征单元4 聚丙烯命名聚丙烯命名（国家标准牌号命名国家标准牌号命名）nppb-mp-300-mnppb-特征单元特征单元1n特征单元特征单元1为英文聚丙烯为英文聚丙烯polypropylene的缩写的缩写pp，所有牌号均一

9、致。，所有牌号均一致。n表示丙烯聚合物的类型的缩写代号为：表示丙烯聚合物的类型的缩写代号为：h丙烯均聚物丙烯均聚物 r丙烯无规共聚物丙烯无规共聚物 b丙烯嵌段共聚物丙烯嵌段共聚物聚丙烯命名聚丙烯命名（国家标准牌号命名国家标准牌号命名）nppb-mp-300-mnmp-特征单元特征单元2n特征单元特征单元2为聚丙烯产品的主要用途或加工方法、重为聚丙烯产品的主要用途或加工方法、重要性能及添加剂等。均用相应的英文字母作代号。要性能及添加剂等。均用相应的英文字母作代号。代号自左至右排列，依次称第一位、第二位、第三代号自左至右排列，依次称第一位、第二位、第三位和第四位。表示材料用途或加工方法在第一位写位

10、和第四位。表示材料用途或加工方法在第一位写出，重要性能、添加剂等在第二至第四位写出。见出，重要性能、添加剂等在第二至第四位写出。见下表下表.聚丙烯命名聚丙烯命名（国家标准牌号命名国家标准牌号命名）聚丙烯命名聚丙烯命名（国家标准牌号命名国家标准牌号命名）nppb-mp-300-mn300-特征单元特征单元3n特征单元特征单元3代表聚合物的熔体流动速率公称值。熔体代表聚合物的熔体流动速率公称值。熔体流动速率公称值的代号是以熔体流动速率公称值乘流动速率公称值的代号是以熔体流动速率公称值乘以以100倍后的树脂表示之，但不得少于三个整数。倍后的树脂表示之，但不得少于三个整数。如果乘如果乘100倍后只有二

11、个整数，则应在这二个整数倍后只有二个整数，则应在这二个整数前面加上一个前面加上一个0；如果乘；如果乘100倍后的数值为四个整数，倍后的数值为四个整数，则就将这个数作为代号。则就将这个数作为代号。 聚丙烯命名聚丙烯命名（国家标准牌号命名国家标准牌号命名）nppb-mp-300-mnm-特征单元特征单元4n特征单元特征单元4为备注，可表示聚合物的聚合类型，为备注，可表示聚合物的聚合类型，必要时列出材料的主要用途或特性的代号。必要时列出材料的主要用途或特性的代号。如新的牌号、新的用途及新的特殊填料等，如新的牌号、新的用途及新的特殊填料等，可自行添加。可自行添加。聚丙烯命名聚丙烯命名（国家标准牌号命名

12、国家标准牌号命名）聚丙烯命名聚丙烯命名（国家标准牌号命名国家标准牌号命名）nppb-mp-300-mnppb-特征单元特征单元1nmp-特征单元特征单元2n300-特征单元特征单元3nm-特征单元特征单元4 n以示例中的牌号以示例中的牌号ppb-mp-300-m 为例，其为例，其代表用于注塑用的低乙烯含量的嵌段共聚物，代表用于注塑用的低乙烯含量的嵌段共聚物，熔融指数熔融指数mi为为3.00，并抗冲击。，并抗冲击。 聚丙烯命名聚丙烯命名（企业标准牌号命名企业标准牌号命名）n聚丙烯树脂牌号的命名是由三个部分组成：聚丙烯树脂牌号的命名是由三个部分组成：n第一部分为材料的加工方法的代号表示；第一部分为

13、材料的加工方法的代号表示；n第二部分为材料的熔体流动速率公称值的代号表示；第二部分为材料的熔体流动速率公称值的代号表示；n第三部分是以聚合物聚合类型的代号表示第三部分是以聚合物聚合类型的代号表示。聚丙烯命名聚丙烯命名（企业标准牌号命名企业标准牌号命名）n第一部分：第一部分：n材料的加工方法，用英文第一个字母为代号，材料的加工方法，用英文第一个字母为代号，产品目录产品目录中选用如下代号表示：中选用如下代号表示： f-挤压平膜；挤压平膜；m-注塑；注塑；h-涂覆；涂覆；t-挤出扁丝；挤出扁丝；i-吹塑薄膜；吹塑薄膜； y-纺丝；纺丝； g-通用通用 聚丙烯命名聚丙烯命名（企业标准牌号命名企业标准牌

14、号命名）n第二部分：第二部分：熔体流动速率公称值的代号，是以熔体流动速率熔体流动速率公称值的代号，是以熔体流动速率公称值乘以公称值乘以100倍后的数值表示之，但不得少于三个倍后的数值表示之，但不得少于三个整数。如果乘整数。如果乘100倍后只有二个整数，则应在这二个倍后只有二个整数，则应在这二个整数前面加上一个整数前面加上一个0；如果乘；如果乘100倍后的数值为四个倍后的数值为四个整数，则就将这个数作为代号。整数，则就将这个数作为代号。n 例一：例一：mfr为为2， 2*100=200，则以，则以200为代号：为代号： 例二：例二：mfr为为0.45，0.45*100=45，则以，则以045为代

15、号；为代号； 例三：例三：mfr为为20， 20*100=2000，则以，则以2000为代号。为代号。聚丙烯命名聚丙烯命名（企业标准牌号命名企业标准牌号命名）n第二部分的补充说明：第二部分的补充说明： 为了区别材料由于造粒次数不同而命名相为了区别材料由于造粒次数不同而命名相同的牌号，则在牌号命名中对熔体流动速率代号同的牌号，则在牌号命名中对熔体流动速率代号的末位数以的末位数以“0”或或“1”来区别：即以来区别：即以“1”表示表示该材该材料只经过一次造粒，而以料只经过一次造粒，而以“0”表示该材料经过表示该材料经过二二次造粒。次造粒。 聚丙烯命名聚丙烯命名（企业标准牌号命名企业标准牌号命名）n第

16、三部分：当聚合物的聚合类型为均聚物时，第三部分：当聚合物的聚合类型为均聚物时，第三部分省略。其它的聚合物聚合类型代号的第三部分省略。其它的聚合物聚合类型代号的表示方法为：表示方法为：e-无规共聚物；无规共聚物；ep-无规三元共聚物；无规三元共聚物；m-低乙烯含量的嵌段共聚物；低乙烯含量的嵌段共聚物；r-中乙烯含量的嵌段共聚物；中乙烯含量的嵌段共聚物；u-高乙烯含量的嵌段共聚物；高乙烯含量的嵌段共聚物；h-超高乙烯含量的嵌段共聚物超高乙烯含量的嵌段共聚物 聚丙烯命名聚丙烯命名（企业标准牌号命名企业标准牌号命名）n第三部分的补充说明：第三部分的补充说明：n必要时在第三部分未端列出材料的主要用途或特

17、性的必要时在第三部分未端列出材料的主要用途或特性的代号。例如：代号。例如：a-抗静电极；抗静电极；b-抗粘连；抗粘连；c-可控流变；可控流变；d-医用耐医用耐射线专用料；射线专用料；g-通用级；通用级；h-耐热老化；耐热老化；l-耐光和（或）气候老化；耐光和（或）气候老化；s-润滑；润滑；t-烟用滤嘴丝束专用料。烟用滤嘴丝束专用料。聚丙烯命名聚丙烯命名（企业标准牌号命名企业标准牌号命名）n聚丙烯树脂牌号的命名是由三个部分组成：聚丙烯树脂牌号的命名是由三个部分组成：n第一部分为材料的加工方法的代号表示；第一部分为材料的加工方法的代号表示；n第二部分为材料的熔体流动速率公称值的代号表示；第二部分为

18、材料的熔体流动速率公称值的代号表示；n第三部分是以聚合物聚合类型的代号表示第三部分是以聚合物聚合类型的代号表示。n以牌号以牌号f800eps为例，其代表熔指为为例，其代表熔指为8.0g/10min，用于挤压平膜的无规三元共聚，用于挤压平膜的无规三元共聚物，并有润滑特性。物，并有润滑特性。 n zieglar-natta催化剂催化的阴离子配位聚合制成。n该反应的副产物是 （与聚乙烯对比）（与聚乙烯对比）等规度等规度分子量较大时分子量较大时（mimi小）：结晶度小）：结晶度球晶结构偏光显微镜照片结晶速度和温度的关系结晶速度和温度的关系 晶核的形成晶核的形成晶体的生长晶体的生长与温度有不与温度有不同

19、的依赖性同的依赖性低低温有利温有利晶核晶核的的形成形成和稳定和稳定高高温有利温有利晶体晶体的的生长生长从而存在最大结晶温度从而存在最大结晶温度 tmaxmtt*)85. 080. 0(max5 .1837. 063. 0maxgmtttreference低温低温高温一般采用中等降温速率一般采用中等降温速率项目项目数值数值密度密度/g/gcmcm-3-30.90-0.910.90-0.91颗粒表观密度颗粒表观密度/ g/ gcmcm-3-30.50-0.550.50-0.55吸水率（吸水率（% %）0.02-0.030.02-0.03成型收缩率成型收缩率（% %）1.0-2.51.0-2.5透明

20、性透明性半透明半透明- -不透明不透明 聚丙烯的平均分子量在聚丙烯的平均分子量在8-15万，熔点为万，熔点为164-170。目前所生产的聚丙烯中，目前所生产的聚丙烯中，95都是等规聚丙烯，其余则都是等规聚丙烯，其余则是无规、嵌段或间规聚丙烯。聚丙烯的结晶度与它的等是无规、嵌段或间规聚丙烯。聚丙烯的结晶度与它的等规度有关，等规度高的易结晶。其结晶度一般为规度有关，等规度高的易结晶。其结晶度一般为30-70，结晶度越高，密度是越大。，结晶度越高，密度是越大。n由于等规度高易结晶由于等规度高易结晶, 力学性能一般较高。缺点是抗蠕力学性能一般较高。缺点是抗蠕变性差，低温脆性大变性差，低温脆性大 ，-5

21、以下冲击强度急剧下降，耐以下冲击强度急剧下降，耐环境应力开裂性优于聚乙烯。环境应力开裂性优于聚乙烯。n聚丙烯中晶相与非晶相密度差小，所以聚丙聚丙烯中晶相与非晶相密度差小，所以聚丙烯的透明程度比烯的透明程度比pe好，且透明度随结晶度下好，且透明度随结晶度下降而增加，随晶粒细化而增大。降而增加，随晶粒细化而增大。n以双向拉伸法制取聚丙烯薄膜时，经拉伸取以双向拉伸法制取聚丙烯薄膜时，经拉伸取向的聚丙烯也会有很好的透明性，较高的气向的聚丙烯也会有很好的透明性，较高的气密性和较低的透湿性。所以聚丙烯的很多物密性和较低的透湿性。所以聚丙烯的很多物理性能都要受结晶度、结晶形态、晶粒大小理性能都要受结晶度、结

22、晶形态、晶粒大小等因素的影响，而这些因素又受成型方法与等因素的影响，而这些因素又受成型方法与条件的制约。条件的制约。 100a涂饰、着色和粘合等二次加工性能差涂饰、着色和粘合等二次加工性能差n拉丝制品拉丝制品n薄膜制品薄膜制品n注塑制品注塑制品n注塑制品注塑制品n纤维制品纤维制品n管材制品管材制品pprnpolypropylene random (copolymer) ，又叫无规共聚聚丙烯（又叫无规共聚聚丙烯（ppr）,其产品韧性其产品韧性好，强度高，加工性能优异，较高温度下抗好，强度高，加工性能优异，较高温度下抗蠕变性能好，并具有无规共聚聚丙烯特有的蠕变性能好，并具有无规共聚聚丙烯特有的高透明性优点，可广泛用于高透明性优点，可广泛用于管材管材、片材、日、片材、日用品、包装材料、家用电器部件以及各种薄用品、包装材料、家用电器部件以及各种薄膜的生产。膜的生产。pp-rpp-r管除了具有一般塑料管重量轻、耐腐蚀、不结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：垢、使用寿命长等