高分子材料- 聚丙烯

1、第二章第二章 热塑性塑料热塑性塑料第二节第二节 聚丙烯（聚丙烯（PP）n2.1 聚丙烯的结构聚丙烯的结构（重点）（重点）n2.2 聚丙烯的性能聚丙烯的性能 (重点）重点）n2.3 聚丙烯的应用聚丙烯的应用n2.4 聚丙烯的改性聚丙烯的改性2.1 聚丙烯的结构聚丙烯的结构 定义定义 聚丙烯是丙烯的聚合产物。聚丙烯是丙烯的聚合产物。CH2CHCH3n英文：英文：polypropylene, 缩写为缩写为PP。 PP的聚合的聚合n Zieglar-Natta催化剂催化的阴离子配位催化剂催化的阴离子配位聚合制成聚合制成等规等规PP。n该反应的副产物是该反应的副产物是无规无规PP。 PP的三种不同立体构

2、型的三种不同立体构型等规等规PP：结晶度高，：结晶度高，占占PP产量的产量的95。间规间规PP：结晶度低。：结晶度低。目前产量少。目前产量少。无规无规PP：不结晶，：不结晶，粘稠状物质，不能粘稠状物质，不能用做塑料。用做塑料。（Fischer投影图）投影图）n等规等规PP的等规度（等规指数）的等规度（等规指数）：等规聚合：等规聚合物所占的重量百分比。物所占的重量百分比。n测量方法测量方法：一般指用正庚烷回流萃取，去：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。（物所占的百分比。（并不十分准确并不十分准确!） 等规等规PP的链

3、构象的链构象（与聚乙烯对比）（与聚乙烯对比）1. 原子半径和范德华半径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原子或基团范德华吸引力作用的范围称为范德范德华半径华半径，其大小与原子或集团的体积有关（明显大，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）。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，称为华半径之和时，就会产生排斥作用，称为一级近程一级近程排斥力排斥力。原原子子或或基基团团 范范德德华华半半径径/ 原原子子或或基基团团 范范德德华华半半径径/ H 1.2 N 1.

4、5 F 1.35 Cl 1.8 O 1.4 CH3 2.0 PE平面锯齿构象，平面锯齿构象，Tg-125oC2. 等规等规PP的链构象的链构象(与与PE对比）对比）2.53PP螺旋构象螺旋构象因甲基的空间因甲基的空间位阻，位阻，PP分子分子链较僵硬，链较僵硬，Tg-10oC6.2 等规等规PP的聚集态和结晶结构的聚集态和结晶结构1.聚集态特征聚集态特征：等规等规PP在使用温度范围内是在使用温度范围内是结晶和无定形结构共存结晶和无定形结构共存。2. 等规等规PP是高度结晶的聚合物是高度结晶的聚合物：结晶度在：结晶度在5080之间。之间。3. 等规等规PP具有多种不同的结晶结构具有多种不同的结晶结

5、构： 、和拟六方型和拟六方型4种。种。 晶型是最常见，热稳定晶型是最常见，热稳定性最好性最好,熔点熔点176oC。4. 等规等规PP结晶结构的密度较小结晶结构的密度较小： ，0.936 g.cm-3（而（而PE 型为型为1.0 g.cm-3）。）。5. 影响等规影响等规PP结晶度的分子结构因素结晶度的分子结构因素（a） 等规度等规度（b）分子量）分子量（数均（数均3800060000)，结晶度结晶度分子量较低时分子量较低时（MFI大）：大）：结晶度结晶度分子量较大时分子量较大时（MFI小）：小）：结晶度结晶度不变不变6. 等规等规PP的球晶结构的球晶结构在在PP中易形成大球晶，对中易形成大球晶

6、，对性能不利性能不利影响影响球晶球晶结构结构因素因素熔融温度和时间熔融温度和时间熔体温度熔体温度晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸熔融时间熔融时间晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸冷却速率冷却速率速度慢速度慢骤冷骤冷加工剪切应力加工剪切应力成核剂成核剂生成大球晶生成大球晶严重严重“皮心皮心”结构结构晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸一般采用一般采用中等中等降温速率降温速率2.2 聚丙烯的性能聚丙烯的性能 基本性质基本性质n无臭、无味、无毒；无臭、无味、无毒；n白色蜡状物质，但比白色蜡状物质，但比PE透明；透明；n密度低：密度低：0.89-0.91g.cm-3，是，是最轻的塑料之一最轻的塑料之一；n容

7、易燃烧。容易燃烧。 力学性能力学性能n强度、硬度和刚性明显高于强度、硬度和刚性明显高于PE；n具有优良的耐弯折疲劳性能；具有优良的耐弯折疲劳性能；n抗冲击性能、特别是低温抗冲击性差。抗冲击性能、特别是低温抗冲击性差。n等规度和分子量（等规度和分子量（MFI）对性能有很大影响。）对性能有很大影响。n等规度增大等规度增大，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降。，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降。n分子量增大分子量增大（MFI减小），强度、刚度、硬度降低、减小），强度、刚度、硬度降低、抗冲击性能提高。抗冲击性能提高。n结晶度提高结晶度提高刚度、硬度、强度、耐热性、刚度、硬度、强度、耐热性、耐溶剂、气

8、液阻隔性能耐溶剂、气液阻隔性能提高提高。韧性、抗冲击性和透明度韧性、抗冲击性和透明度下降下降。n大尺寸球晶对性能不利大尺寸球晶对性能不利：断裂伸长、韧性、抗冲击：断裂伸长、韧性、抗冲击性下降、透明度下降。性下降、透明度下降。 热性能热性能等规等规PP具有良好的耐热性：具有良好的耐热性：n轻载或无载条件下最高可在轻载或无载条件下最高可在120oC下长期使用；下长期使用；n短期可在短期可在150oC下使用；下使用；n耐沸水、耐蒸汽性良好。耐沸水、耐蒸汽性良好。等规等规PP是良好的绝热保温材料。是良好的绝热保温材料。 电性能电性能n等规等规PP具有优异的电绝缘性；具有优异的电绝缘性；n但由于低温脆性

9、、应用领域受到限制。但由于低温脆性、应用领域受到限制。等规度：等规度： 耐热性（热变形温度）：耐热性（热变形温度）：MFI： 耐热性（热变形温度）：耐热性（热变形温度）： 耐化学药品性耐化学药品性n耐化学腐蚀性优异。耐化学腐蚀性优异。n耐溶剂性优良，只有在高温下才能被溶解。耐溶剂性优良，只有在高温下才能被溶解。n很好的耐环境应力开裂性能。很好的耐环境应力开裂性能。 环境性能环境性能n耐候性差耐候性差：叔碳上的氢易氧化，造成降解。：叔碳上的氢易氧化，造成降解。nCu会加速会加速PP的氧化降解。的氧化降解。 加工特性加工特性nPP吸水率低，加工前不必干燥；吸水率低，加工前不必干燥；nPP的熔体黏度

10、对剪切速率和温度都敏感；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。但对剪切速率更敏感。nPP受热受热易氧化易氧化：nPP成型成型收缩率大收缩率大，在加工中，在加工中分子易取向分子易取向；nPP具有具有缺口敏感性缺口敏感性：加工时加工时应注意：应注意：加入抗氧剂；加入抗氧剂；减少受热时间；减少受热时间；受热时避免与氧接触；受热时避免与氧接触；避免与避免与Cu接触；接触；nPP易成型易成型：挤出与注射最常用。：挤出与注射最常用。 小结小结等规等规PP的的性能性能优势：优势：较好的耐热性较好的耐热性优异的电绝缘性优异的电绝缘性优良的耐化学药品性优良的耐化学药品性优异的抗弯曲疲劳性优异的抗

11、弯曲疲劳性等规等规PP的性的性能能缺点：缺点：耐老化性差耐老化性差抗冲击，特别低温冲击性差抗冲击，特别低温冲击性差2.3聚丙烯的应用聚丙烯的应用n医用消毒器件医用消毒器件：注射：注射器、急救箱等器、急救箱等耐水蒸汽耐水蒸汽无毒无毒相对高的强度相对高的强度相对高的耐热性相对高的耐热性优异的耐腐蚀性优异的耐腐蚀性优异的电绝缘性优异的电绝缘性n食品、药品包装食品、药品包装和和日日用品用品。n轻载轻载的机械、汽车零的机械、汽车零部件。部件。n耐热、耐腐蚀的耐热、耐腐蚀的化工化工管道、容器、阀门配管道、容器、阀门配件等。件等。n电子、电气配件电子、电气配件(电信电信电缆绝缘、电器外壳）。电缆绝缘、电器外壳）。2.4 聚丙烯的改性聚丙烯的改性填充填充：粉末状矿粉末状矿物填料填充物填料填充PP增强：增强：用玻璃纤用玻璃纤维增强维增强PP作业作