第二章：聚丙烯课件

第二章:聚丙烯（PP）1、聚丙烯的合成2、聚丙烯的结构3、聚丙烯的性能4、聚丙烯的成型加工5、聚丙烯的应用6、聚丙烯的改性第二章:聚丙烯（PP）1、聚丙烯的合成1聚丙烯是丙烯的聚合产物。英文：polypropylene,

缩写为PP。聚丙烯是丙烯的聚合产物。英文：polypropylene,2聚丙烯颗粒形状及包装形式聚丙烯颗粒形状及包装形式3聚丙烯鼻祖：Ziegler、Natta教授1953年，Ziegler发现了乙烯低压聚合引发剂1954年Natta发现了丙烯聚合引发剂1、聚丙烯的合成聚丙烯鼻祖：Ziegler、Natta教授1、聚丙烯的合成4聚丙烯发展历程Ziegler(1898－1973)小传未满22岁获得博士学位曾在Frankfort,Heideberg大学任教1936年任Halle大学化学系主任，后任校长1943年任MakPlanck研究院院长1946年兼任联邦德国化学会会长主要贡献是发明了Ziegler催化剂，使用四氯化钛和三乙基铝，可在常压下得到低压PE。1963年荣获Nobel化学奖治学严谨，实验技巧娴熟，一生发表论文200余篇聚丙烯发展历程Ziegler(1898－1973)小传5聚丙烯发展历程Natta(1903-1979)小传意大利人，21岁获化学工程博士学位1938年任米兰工业大学教授，工业化学研究所所长50年代以前，从事甲醇、甲醛、丁醛等应用化学研究，取得许多重大成果1952年,在德Frankford参加Ziegler的报告会，被其研究工作深深打动1954年，发现丙烯聚合催化剂，将TiCl4

改为TiCl3，用于丙烯的聚合，得到高分子量、高结晶度、高熔点的聚丙烯1963年，获Nobel化学奖聚丙烯发展历程Natta(1903-1979)小传6聚丙烯发展历程1957年，意大利的Montecatini公司建立了第一套5000吨/年的聚丙烯装置。1957年，美国赫格里斯(Herculess)建立一套9000吨/年聚丙烯的生产装置。其他实现工业化生产的国家：西德(1958)、法国(1960)、日本(1962)。

聚丙烯发展历程1957年，意大利的Montecatini公司7聚丙烯发展历程国内1962年开始研究聚丙烯，1972年实现工业化90年代中后期国产环管工艺实现工业化，21世纪初国产环管二代工艺取得突破。聚丙烯发展历程国内1962年开始研究聚丙烯，1972年实现工8聚丙烯工艺技术介绍聚丙烯生产工艺大体上可分为溶液法、浆液法、本体聚合、气相聚合四种工艺。聚丙烯工艺技术介绍聚丙烯生产工艺大体上可分为9第二章：聚丙烯ppt课件10聚丙烯是四大通用塑料----PE、PP、PVC、PS之一，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。由于甲基在分子链中的取向不同。PP的微观结构可分为：等规PP（Isotacticpolypropylene，IPP）间规PP（Syndiotacticpolypropylene，SPP）无规PP（Atacticpolypropylene，APP），结构式如下所示：聚丙烯是四大通用塑料----PE、PP、PVC、PS之一，其11旋光异构(空间立构)饱和碳氢化合物分子中的碳，以4个共价键与4个原子或基团相连，形成一个正四面体，当4个基团都不相同时，该碳原子称作不对称碳原子，以C*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，称为旋光异构体。旋光异构体示意图d型l

型旋光异构(空间立构)旋光异构体示意图d型l型12全同立构(或等规立构)：当取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。间同立构(或间规立构)：取代基相间的分布于主链平面的二侧或者说两种旋光异构单元交替键接。无规立构：当取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接时。全同立构(或等规立构)：当取代基全部处于主链平面的一侧或者说13PP的三种不同立体构型等规PP：结晶度高，占PP产量的95％。－塑料间规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，可做填充母粒的载体或润滑剂。PP的三种不同立体构型等规PP：结晶度高，占PP产量的9514

按合成原料不同PP分类均聚PP共聚PP嵌段共聚PP无规共聚PP

按合成原料不同PP分类均聚PP共聚PP嵌段共聚PP无规共聚15共聚物是由两种以上单体共同聚合制得。以由A和B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(含无规)、交替型、嵌段型、接枝型高分子。无规共聚物～～～ABBABAAABBAB～～～交替共聚物～～～ABABABABABAB～～～嵌段共聚物～～～AAAAAABBBBBB～～～接枝共聚物共聚物的序列结构2共聚物是由两种以上单体共同聚合制得。共聚物的序列结构216所谓嵌段共聚PP是分子中的乙烯单体是以链段的形式插入PP分子链中。如：燕山石化产PP1330、PP1340；上海石化、齐鲁石化产EPS30R；扬子石化、盘锦石化产J340、J540等。所谓无规共聚PP是分子中乙烯单体无规则插入PP分子链中，常见的PPR即是无规共聚PP。不管是均聚PP还是共聚PP，人们习惯统称为聚丙烯，国外共聚PP消费量占PP总量30～40%，而国内只有3～5%。这充分说明从合成角度来说共聚PP的合成技术难度远大于均聚PP。从综合性能来说共聚PP比均聚PP好。

所谓嵌段共聚PP是分子中的乙烯单体是以链段的形式插入PP分子17

从应用角度来看，通常PP又分为通用型和专用型两大类，编织袋所用的拉丝料都属于通用型。而BOPP料（双向拉伸）、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PP45～50kg）、家电用料和PPR管材料等都属于专用料。其中洗衣机内桶料、汽车专用料、家电用料和PPR管材料均为共聚PP，其它专用料和通用型PP均为均聚PP。

从应用角度来看，通常PP又分为通用型和专用型两18聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

PPB----------特征单元1

MP-----------特征单元2

300----------特征单元3

M------------特征单元4

聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

19聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

PPB----------特征单元1特征单元1为英文聚丙烯――Polypropylene的缩写PP，所有牌号均一致。

表示丙烯聚合物的类型的缩写代号为：

H——丙烯均聚物

R——丙烯无规共聚物

B——丙烯嵌段共聚物聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

20聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

MP----------特征单元2特征单元2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。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出，重要性能、添加剂等在第二至第四位写出。见下表.聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

21聚丙烯命名（国家标准牌号命名）聚丙烯命名（国家标准牌号命名）22聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

300----------特征单元3特征单元3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以100倍后的树脂表示之，但不得少于三个整数。如果乘100倍后只有二个整数，则应在这二个整数前面加上一个0；如果乘100倍后的数值为四个整数，则就将这个数作为代号。

聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

23聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

M----------特征单元4特征单元4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。如新的牌号、新的用途及新的特殊填料等，可自行添加。聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M

24聚丙烯命名（国家标准牌号命名）聚丙烯命名（国家标准牌号命名）25聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--MPPB----------特征单元1MP-----------特征单元2300-----------特征单元3M-------------特征单元4

以示例中的牌号PPB-MP-300--M为例，其代表用于注塑用的低乙烯含量的嵌段共聚物，熔融指数MI为3.00，并抗冲击。

聚丙烯命名（国家标准牌号命名）PPB-MP-300--M26聚丙烯命名（企业标准牌号命名）聚丙烯树脂牌号的命名是由三个部分组成：第一部分为材料的加工方法的代号表示；第二部分为材料的熔体流动速率公称值的代号表示；第三部分是以聚合物聚合类型的代号表示。聚丙烯命名（企业标准牌号命名）聚丙烯树脂牌号的命名是由三个部27聚丙烯命名（企业标准牌号命名）第一部分：材料的加工方法，用英文第一个字母为代号，《产品目录》中选用如下代号表示：

F----挤压平膜；M----注塑；

H----涂覆；T----挤出扁丝；

I----吹塑薄膜；Y----纺丝；

G----通用

聚丙烯命名（企业标准牌号命名）第一部分：28聚丙烯命名（企业标准牌号命名）第二部分：

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100倍后的数值表示之，但不得少于三个整数。如果乘100倍后只有二个整数，则应在这二个整数前面加上一个0；如果乘100倍后的数值为四个整数，则就将这个数作为代号。

例一：MFR为2，2*100=200，则以200为代号：

例二：MFR为0.45，0.45*100=45，则以045为代号；

例三：MFR为20，20*100=2000，则以2000为代号。聚丙烯命名（企业标准牌号命名）第二部分：

熔体流动速率公29聚丙烯命名（企业标准牌号命名）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“0”或“1”来区别：即以“1”表示该材料只经过一次造粒，而以“0”表示该材料经过二次造粒。

聚丙烯命名（企业标准牌号命名）第二部分的补充说明：

30聚丙烯命名（企业标准牌号命名）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表示方法为：

E------无规共聚物；

EP-----无规三元共聚物；

M------低乙烯含量的嵌段共聚物；

R------中乙烯含量的嵌段共聚物；

U------高乙烯含量的嵌段共聚物；

H------超高乙烯含量的嵌段共聚物

聚丙烯命名（企业标准牌号命名）第三部分：当聚合物的聚合类型为31聚丙烯命名（企业标准牌号命名）第三部分的补充说明：

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：

A------抗静电极；

B------抗粘连；

C------可控流变；

D------医用耐Υ射线专用料；

G------通用级；

H------耐热老化；

L------耐光和（或）气候老化；

S------润滑；

T-------烟用滤嘴丝束专用料。聚丙烯命名（企业标准牌号命名）第三部分的补充说明：

32聚丙烯命名（企业标准牌号命名）聚丙烯树脂牌号的命名是由三个部分组成：第一部分为材料的加工方法的代号表示；第二部分为材料的熔体流动速率公称值的代号表示；第三部分是以聚合物聚合类型的代号表示。以牌号F800EPS为例，其代表熔指为8.0g/10min，用于挤压平膜的无规三元共聚物，并有润滑特性。

聚丙烯命名（企业标准牌号命名）聚丙烯树脂牌号的命名是由三个部332、聚丙烯的结构

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。2、聚丙烯的结构34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。35PE平面锯齿构象，Tg～

-125oC2.53ÅPP螺旋构象因甲基的空间位阻，PP分子链较僵硬，Tg-10oC6.2Å等规PP的链构象（与聚乙烯对比）PE平面锯齿构象，Tg～-125oC2.53ÅPP螺旋构36（3）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大量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）。（3）等规PP的聚集态和结晶结构1.聚集态特征：等规PP在37（4）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（MI大）：结晶度分子量较大时（MI小）：结晶度不变（4）影响等规PP结晶度的分子结构因素（a）等规度等规度增38（5）等规PP的球晶结构——在PP中易形成大球晶，对性能不利——透明度下降、抗冲击性能变差PP球晶结构——偏光显微镜照片（5）等规PP的球晶结构——在PP中易形成大球晶，对性能不39结晶速度和温度的关系

晶核的形成晶体的生长与温度有不同的依赖性低温有利晶核的形成和稳定高温有利晶体的生长从而存在最大结晶温度TmaxReference低温高温结晶速度和温度的关系晶核的形成晶体的生长与温度有不同的依赖40影响球晶结构因素晶核球晶尺寸熔融温度和时间熔体温度熔融时间晶核球晶尺寸冷却速率速度慢骤冷生成大球晶严重“皮心”结构加工剪切应力晶核球晶尺寸成核剂晶核球晶尺寸一般采用中等降温速率影响球晶结构因素晶核球晶尺寸熔融温度和时间熔体温度熔融时间晶413、聚丙烯的性能<一>基本性质无臭、无味、无毒；白色蜡状物质，比HDPE透明；密度低：0.89-0.91g.cm-3，是最轻的塑料之一；容易燃烧。项目数值密度/g·cm-30.90-0.91颗粒表观密度/g·cm-30.50-0.55吸水率（%）0.02-0.03成型收缩率（%）1.0-2.5透明性半透明-不透明3、聚丙烯的性能<一>基本性质项目数值密度/g·cm-3042<二>力学性能<二>力学性能43<二>力学性能

聚丙烯的平均分子量在8-15万，熔点为164-170℃。目前所生产的聚丙烯中，95％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。由于等规度高易结晶,力学性能一般较高。缺点是抗蠕变性差，低温脆性大，-5℃以下冲击强度急剧下降，耐环境应力开裂性优于聚乙烯。<二>力学性能聚丙烯的平均分子量在8-15万，熔点为44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PE好，且透明度随结晶度下降而增加，随晶粒细化而增大。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、晶粒大小等因素的影响，而这些因素又受成型方法与条件的制约。

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PE好，45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：断裂伸长率、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46<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；但由于低温脆性差、应用领域受到限制。等规度：耐热性（热变形温度）：<三>热性能<四>电性能等规度：47<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48100A100A494、聚丙烯的加工特性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。4、聚丙烯的加工特性但对剪切速率更敏感。50PP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51

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，特别低温冲击性差涂饰、着色和粘合等二次加工性能差

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525、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）。5、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53PP保鲜盒PP医用流量计PP阀门PP反应釜PP薄膜电容器PP保鲜盒PP医用流量计PP阀门PP反应釜PP薄膜电容器54PP叶轮PP汽车保险杠PP风机轮壳PP叶轮PP汽车保险杠PP风机轮壳55拉丝制品拉丝制品56薄膜制品薄膜制品57注塑制品注塑制品58注塑制品注塑制品59纤维制品纤维制品60管材制品管材制品616、聚丙烯的改性PP的改性方法填充：粉末状矿物填料填充