PP

聚丙烯

三角符號5

中文名聚丙烯英文名Polypropylene是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯（isotactic polypropylene）、無規(guī)聚丙烯（atactic polypropylene）和間規(guī)聚丙烯（syndiotactic polypropylene）三種。分為工業(yè)用PP、食品級PP、醫(yī)療級PP。

甲基排列在分子主鏈的同一側(cè)稱等規(guī)聚丙烯，若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側(cè)稱無規(guī)聚丙烯，當甲基交替排列在分子主鏈的兩側(cè)稱間規(guī)聚丙烯。一般工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯樹脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)含量約為95%，其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點可高達167℃。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。常見豆?jié){瓶、果汁飲料瓶、微波爐餐盒等，密度小，是最輕的通用塑料。缺點是耐低溫沖擊性差，較易老化，不能抗酸化、能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外等的性能及差。

共聚物型的PP材料有較低的熱變形溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強的抗沖擊強度，PP的沖擊強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應力開裂問題。

PP的熔體質(zhì)量流動速率（MFR）通常在1~100。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚型的抗沖強度比均聚型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當高，一般為1.6~2.0%。

化學式

(C3H6)n

熔點

164~170℃

性質(zhì)描述

物理性能

聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結(jié)晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/cm3，是目前所有塑料中最輕的品種之一。它對水特別穩(wěn)定，在水中的吸水率僅為0. 01%，分子量約8萬一15萬。成型性好，但因收縮率大(為1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，對一些尺寸精度較高零件，很難于達到要求，制品表面光澤好，在一般家庭日用百貨制品廣泛應用。

力學性能

聚丙烯的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學性能。聚丙烯力學性能的絕對值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍屬于偏低的品種，其拉伸強度僅可達到30 MPa或稍高的水平。等規(guī)指數(shù)較大的聚丙烯具有較高的拉伸強度，但隨等規(guī)指數(shù)的提高，材料的沖擊強度有所下降，但下降至某一數(shù)值后不再變化。

溫度和加載速率對聚丙烯的韌性影響很大。當溫度高于玻璃化溫度時，沖擊破壞呈韌性斷裂，低于玻璃化溫度呈脆性斷裂，且沖擊強度值大幅度下降。提高加載速率，可使韌性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變的溫度上升。聚丙烯具有優(yōu)異的抗彎曲疲勞性，其制品在常溫下可彎折106次而不損壞。

但在室溫和低溫下，由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，所以抗沖擊強度較差。聚丙烯最突出的性能就是抗彎曲疲勞性，俗稱百折膠。

熱性能

聚丙烯具有良好的耐熱性，制品能在100℃以上溫度進行消毒滅菌，在不受外力的條件下，150℃也不變形。脆化溫度為-35℃，在低于-35℃會發(fā)生脆化，耐寒性不如聚乙烯。對于聚丙烯玻璃化溫度的報道值有一18qC, 0qC, 5℃等，這也是由于人們采用不同試樣，其中所含晶相與無定形相的比例不同，使分子鏈中無定形部分鏈長不同所致。聚丙烯的熔融溫度比聚乙烯約提高40一50%，約為164一170℃, 100%等規(guī)度聚丙烯熔點為176℃。

化學穩(wěn)定性

聚丙烯的化學穩(wěn)定性很好，除抗酸化、能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外等的性能及差，對其它各種化學試劑都比較穩(wěn)定，但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使聚丙烯軟化和溶脹，同時它的化學穩(wěn)定性隨結(jié)晶度的增加還有所提高，所以聚丙烯適合制作各種化工管道和配件。

特點

無毒、無味，密度小，強度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的介電性能和高頻絕緣性且不受濕度影響，但低溫時變脆，不耐磨、易老化。

聚丙烯具有許多優(yōu)良特性：

1、相對密度小，僅為0.89-0.91，是塑料中最輕的品種之一。

2、良好的力學性能，除耐沖擊性外，其他力學性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。

3、具有較高的耐熱性，連續(xù)使用溫度可達110-120℃。

4、化學性能好，幾乎不吸水，與絕大多數(shù)化學藥品不反應。

5、質(zhì)地純凈，無毒性。

6、電絕緣性好。

7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。

它有很多優(yōu)點但也有缺點：

1、制品耐寒性差，低溫沖擊強度低。

2、制品在使用中易受光、熱和氧的作用而老化。

3、著色性不好。

4、易燃燒。

5、韌性不好，靜電度高，染色性、印刷性和黏合性差。

從市場上看，每年國內(nèi)pp的總需求量在350多萬噸，其中pp專用料在100萬噸以上。接枝法改性pp需求量以10萬噸/年級計，主要用于：與其他聚合物材料如尼龍、聚碳酸酯、橡膠等共混，制備新型高分子材料；加入填料如無機粉體、玻璃纖維、天然纖維等，制備高強度pp；進一步加工產(chǎn)品，用于粉末涂料、液體涂料等。目前我國等規(guī)pp固相接枝改性方法尚屬空白，沒有此類產(chǎn)品投入市場，所需空缺主要依靠進口，德國赫司特公司在我國推廣的改性pp產(chǎn)品售價為15000~18000元/噸。

mcpp的用途主要有：一是用于制備塑料制品用底漆和塑料表面裝飾涂料的附著力促進劑，特別是轎車保險杠、輪轂蓋、電視機機殼等民用與工業(yè)用塑料器具的涂裝；二是大量用作塑料表面印刷油墨樹脂；三是用作防腐涂料樹脂，用于鋼屠、鋁材等材料重防腐領(lǐng)域。

mcpp樹脂車用塑料件表面涂裝需求量為500噸/年以上，金屬表面防腐涂料領(lǐng)域需求量超過20萬噸，在印刷油墨方面，市場需求量在500噸/年以上。采用固相懸浮氯化法生產(chǎn)未改性氯化pp，生產(chǎn)能力達到30000噸/年，產(chǎn)品十分暢銷，售價為35000元/噸左右。美國伊士曼公司生產(chǎn)的mcpp固體物料，國內(nèi)售價高達500000元/噸，50%的mcpp的溶液售價則達270000元/噸左右。pp改性產(chǎn)品作為pp的功能化產(chǎn)品，可大大拓寬pp的應用領(lǐng)域，有著廣泛的市場和應用前景，值得大力開發(fā)。

共聚改性

共聚改性是指采用催化劑，以丙烯單體為主在聚合階段進行的改性。丙烯單體與其它烯烴類單體進行共聚合可以提高聚丙烯的低溫韌性，沖擊性能，透明性和加工流動性。例如在丙烯、乙烯共聚得到的聚合物中，由于乙烯和丙烯鏈段的無規(guī)則分布使得物的結(jié)晶度降低。嵌段共聚2%-3%的乙烯單體可制得乙丙共聚橡膠，可耐-30℃的低溫沖擊。當乙烯含量達到30%時則成為無規(guī)共聚物，具有結(jié)晶度低，沖擊性能好，透明性好等特點。

聚丙烯共聚物的生產(chǎn)方法按照催化劑的不同可分為兩種，一種是茂金屬催化劑，一種是改進的Ziegler-Natta高效催化劑。茂金屬催化劑與Ziegler-Natta催化劑相比它只有一個活性中心，而Ziegler-Natta催化劑有多個活性位點。使用茂金屬催化劑能夠比較精確的控制分子量及其分布，共聚單體含量及其在聚合物分子鏈上的分布和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。Ziegler-Natta催化劑應用于PP的共聚改性其優(yōu)點是生產(chǎn)工藝簡單、能耗低、能夠改善大分子的成核性，提高聚合物的性能。

交聯(lián)改性

聚丙烯的交聯(lián)改性是提高聚丙烯熱變形溫度的有效方法，也能提高聚丙烯的力學性能，交聯(lián)改性主要有輻射交聯(lián)法和化學交聯(lián)法。輻射交聯(lián)是在高能射線的作用下聚丙烯分子鏈產(chǎn)生自由基進而進行交聯(lián)反應?；瘜W交聯(lián)一般是在PP中加入過氧化物作為引發(fā)劑，同時加入助交聯(lián)劑實現(xiàn)交聯(lián)反應。聚丙烯的交聯(lián)改性過程中降解和交聯(lián)反應同時存在，采用輻射交聯(lián)時交聯(lián)效率比較低，而采用化學交聯(lián)時一般都是通過加入帶有不飽和鍵的助交聯(lián)體系促進交聯(lián)反應。

汽車領(lǐng)域

2003年，我國汽車產(chǎn)量為440多萬輛，已位居世界第四，同比增長36.6%。據(jù)美國ESM WerWide報道：“2008年中國汽車產(chǎn)量將超過600萬輛，2015將超過日本，躍居世界第二位”。這個預言已經(jīng)被打破，2010年中國汽車產(chǎn)銷量雙超1800萬輛，超過美國1700萬輛，成為汽車工業(yè)歷史上名副其實的全球第一。

汽車工業(yè)的發(fā)展離不開汽車塑料化的進程，目前我國工程塑料的自給率不足16%。據(jù)中國工程塑料協(xié)會預測，2005年我國工程塑料需求增長率為15%，2010年約為10%，需求量將從2000年的44萬t增長到2010年的140萬t。我國汽車制造業(yè)對工程塑料需求量增長迅速，到2010年總用量將達到94萬t（以塑料用量占汽車重量的5%~10%計）。

PP用于汽車工業(yè)具有較強的競爭力，但因其模量和耐熱性較低，沖擊強度較差，因此不能直接用作汽車配件，轎車中使用的均為改性PP產(chǎn)品，其耐熱性可由80℃提高到145℃~150℃，并能承受高溫750~1000h后不老化，不龜裂。據(jù)報道，日本豐田公司推出的新一代具有高取向結(jié)晶性的聚丙烯HEHCPP產(chǎn)品，可以作為汽車儀表板、保險杠，比以TPO為原料生產(chǎn)的同類產(chǎn)品成本降低30%，改性PP用作汽車配件具有十分廣闊的開發(fā)前景。