PP

聚丙烯

三角符號(hào)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(shù)脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯（isotactic polypropylene）、無(wú)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(jí)PP、醫(yī)療級(jí)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(wú)秩序的排列在分子主鏈的兩側(cè)稱無(wú)規(guī)聚丙烯，當(dāng)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(shù)脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)含量約為95%，其余為無(wú)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(wú)色固體，無(wú)臭無(wú)毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點(diǎn)可高達(dá)167℃。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)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(diǎn)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(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度，PP的沖擊強(qiáng)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(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題。

PP的熔體質(zhì)量流動(dòng)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(qiáng)度較低。對(duì)于相同MFR的材料，共聚型的抗沖強(qiáng)度比均聚型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.6~2.0%。

化學(xué)式

(C3H6)n

熔點(diǎn)

164~170℃

性質(zhì)描述

物理性能

聚丙烯為無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)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(duì)水特別穩(wěn)定，在水中的吸水率僅為0. 01%，分子量約8萬(wàn)一15萬(wàn)。成型性好，但因收縮率大(為1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，對(duì)一些尺寸精度較高零件，很難于達(dá)到要求，制品表面光澤好，在一般家庭日用百貨制品廣泛應(yīng)用。

力學(xué)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(xué)性能。聚丙烯力學(xué)性能的絕對(duì)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(qiáng)度僅可達(dá)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(qiáng)度，但隨等規(guī)指數(shù)的提高，材料的沖擊強(qiáng)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(duì)聚丙烯的韌性影響很大。當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時(shí)，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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(huì)發(fā)生脆化，耐寒性不如聚乙烯。對(duì)于聚丙烯玻璃化溫度的報(bào)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(wú)定形相的比例不同，使分子鏈中無(wú)定形部分鏈長(zhǎng)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(diǎn)為176℃。

化學(xué)穩(wěn)定性

聚丙烯的化學(xué)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(duì)其它各種化學(xué)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(shí)它的化學(xué)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(diǎn)

無(wú)毒、無(wú)味，密度小，強(qiáng)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(shí)變脆，不耐磨、易老化。

聚丙烯具有許多優(yōu)良特性：

1、相對(duì)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(xué)性能，除耐沖擊性外，其他力學(xué)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(dá)110-120℃。

4、化學(xué)性能好，幾乎不吸水，與絕大多數(shù)化學(xué)藥品不反應(yīng)。

5、質(zhì)地純凈，無(wú)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(diǎn)但也有缺點(diǎn)：

1、制品耐寒性差，低溫沖擊強(qiáng)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(chǎng)上看，每年國(guó)內(nèi)pp的總需求量在350多萬(wàn)噸，其中pp專用料在100萬(wàn)噸以上。接枝法改性pp需求量以10萬(wàn)噸/年級(jí)計(jì)，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(wú)機(jī)粉體、玻璃纖維、天然纖維等，制備高強(qiáng)度pp；進(jìn)一步加工產(chǎn)品，用于粉末涂料、液體涂料等。目前我國(guó)等規(guī)pp固相接枝改性方法尚屬空白，沒(méi)有此類產(chǎn)品投入市場(chǎng)，所需空缺主要依靠進(jìn)口，德國(guó)赫司特公司在我國(guó)推廣的改性pp產(chǎn)品售價(jià)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(jìn)劑，特別是轎車保險(xiǎn)杠、輪轂蓋、電視機(jī)機(jī)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(shù)脂；三是用作防腐涂料樹(shù)脂，用于鋼屠、鋁材等材料重防腐領(lǐng)域。

mcpp樹(shù)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(guò)20萬(wàn)噸，在印刷油墨方面，市場(chǎng)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(dá)到30000噸/年，產(chǎn)品十分暢銷，售價(jià)為35000元/噸左右。美國(guó)伊士曼公司生產(chǎn)的mcpp固體物料，國(guó)內(nèi)售價(jià)高達(dá)500000元/噸，50%的mcpp的溶液售價(jià)則達(dá)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(yīng)用領(lǐng)域，有著廣泛的市場(chǎng)和應(yīng)用前景，值得大力開(kāi)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(jìn)行的改性。丙烯單體與其它烯烴類單體進(jìn)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(dòng)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(wú)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(dāng)乙烯含量達(dá)到30%時(shí)則成為無(wú)規(guī)共聚物，具有結(jié)晶度低，沖擊性能好，透明性好等特點(diǎn)。

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(jìn)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(gè)活性中心，而Ziegler-Natta催化劑有多個(gè)活性位點(diǎn)。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(yīng)用于PP的共聚改性其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(xué)性能，交聯(lián)改性主要有輻射交聯(lián)法和化學(xué)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(jìn)而進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)?；瘜W(xué)交聯(lián)一般是在PP中加入過(guò)氧化物作為引發(fā)劑，同時(shí)加入助交聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)交聯(lián)反應(yīng)。聚丙烯的交聯(lián)改性過(guò)程中降解和交聯(lián)反應(yīng)同時(shí)存在，采用輻射交聯(lián)時(shí)交聯(lián)效率比較低，而采用化學(xué)交聯(lián)時(shí)一般都是通過(guò)加入帶有不飽和鍵的助交聯(lián)體系促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)。

汽車領(lǐng)域

2003年，我國(guó)汽車產(chǎn)量為440多萬(wàn)輛，已位居世界第四，同比增長(zhǎng)36.6%。據(jù)美國(guó)ESM WerWide報(bào)道：“2008年中國(guó)汽車產(chǎn)量將超過(guò)600萬(wàn)輛，2015將超過(guò)日本，躍居世界第二位”。這個(gè)預(yù)言已經(jīng)被打破，2010年中國(guó)汽車產(chǎn)銷量雙超1800萬(wàn)輛，超過(guò)美國(guó)1700萬(wàn)輛，成為汽車工業(yè)歷史上名副其實(shí)的全球第一。

汽車工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)汽車塑料化的進(jìn)程，目前我國(guó)工程塑料的自給率不足16%。據(jù)中國(guó)工程塑料協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2005年我國(guó)工程塑料需求增長(zhǎng)率為15%，2010年約為10%，需求量將從2000年的44萬(wàn)t增長(zhǎng)到2010年的140萬(wàn)t。我國(guó)汽車制造業(yè)對(duì)工程塑料需求量增長(zhǎng)迅速，到2010年總用量將達(dá)到94萬(wàn)t（以塑料用量占汽車重量的5%~10%計(jì)）。

PP用于汽車工業(yè)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，但因其模量和耐熱性較低，沖擊強(qiáng)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(bào)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(xiǎn)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(kāi)發(fā)前景。