聚丙烯

聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的一种高分子聚合物，英文名称是polypropylene，简写为PP。聚丙烯的生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法、气相法和本体法-气相法组合工艺五大类。聚丙烯最早于1957年由意大利Montecatinl公司实现工业化生产，目前已成为发展速度最快的塑料品种，其产量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，居第三位。

按结构不同，聚丙烯主要可分为等规、间规及无规三类。目前应用最多的主要为等规聚丙烯，用量可占90%以上。无规聚丙烯可用于助剂、黏合剂、改性材料等，作为改性母料的载体，具有黏度大、流动性好、包覆效果优异等特点，由于产量、价格、使 用条件等原因，目前，以无规聚丙烯作为改性母料载体使用的厂家已很少。间规聚丙烯为低结晶聚合物，由茂金属催化剂聚合，最早开发于1988年，属于高弹性热塑材料。间规聚丙烯具有透明、韧性和柔性好等优点，但刚性和硬度只为等规聚丙烯的一半。间规聚丙烯可像乙丙橡胶那样硫化，得到的弹性体的力学性能超过普通橡胶。因价格高，目前间规聚丙烯的应用面不广，但很有发展前途，是聚丙烯树脂的新增长点，也是改性材料的新型合成树脂。
本信息由Chemicalbook彤彤编辑。 由于聚合物主链上含有不对称碳原子，从整条链看，甲基在空间有3种不同的排列方式(等规、间规、无规)。为了直观，假设将主链“拉直”(实际上主链是不能完全拉直的，只能呈螺旋状)，键角保持109°28′，并使主链上的碳原子同在一个平面上。此时，甲基全部分布在主链平面一侧的是等规聚丙烯；甲基有规则地交替出现在平面两侧的是间规聚丙烯；甲基分布无规则的是无规聚丙烯。目前产品有等规物、间规物及无规物3种类型，其中等规物产量最大，约占95%。聚丙烯通常为半透明固体，无臭，无味，无毒，相对密度为0.90～0.91，是通用塑料中最轻的一种。由于结构规整，因而熔点高达167℃，耐热，连续使用温度可达110～120℃，在外力作用下，150℃不变形；耐腐蚀，电绝缘性能好。透明性、刚性和强度均比聚乙烯好。但耐老化、耐低温冲击性能差。

图1为聚丙烯分子结构式。 ①力学性能 聚丙烯与聚乙烯相比，在强度、刚度和硬度等力学性能方面都比较高，光泽性也好，但在塑料材料中仍属于偏低的。如果需要高强度的场合，可通过选用高结晶聚丙烯或填充、增强聚丙烯等方式实现。聚丙烯的冲击强度与相对分子质量、结 晶度、结晶尺寸等因素有关，对温度的依赖性很大，低温条件下聚丙烯的冲击强度较低。聚丙烯还具有优良的抗弯曲、抗疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。
②电性能 聚丙烯为一种非极性的聚合物，具有优异的电绝缘性能。其电性能基本 不受环境湿度及电场频率改变的影响，是优异的介电材料和电绝缘材料，并可作为高频绝缘材料使用。聚丙烯的耐电弧性很好，在130～180s之间，在塑料材料中属于较高水 平。受聚丙烯低温脆性的影响，其在绝缘领域的应用环境条件远不如聚乙烯和聚氯乙烯，主要用于通信电缆的绝缘和电器外壳。
③热性能 聚丙烯具有良好的耐热性，可在100℃以上使用，轻载下可达120℃，无 载条件下最高连续使用温度可达120℃，短期使用温度150℃。聚丙烯的耐沸水、耐蒸汽 性良好，特别适于制备医用高压消毒制品。聚丙烯的热导率约为0.15～0.24W/(m·K)， 小于聚乙烯热导率，是很好的绝热保温材料。
④耐化学药品性 聚丙烯是非极性结晶性的烷烃类聚合物，具有良好的耐化学腐蚀性。在室温下不溶于任何溶剂，但可在某些溶剂中发生溶胀。聚丙烯可耐除强氧化剂、浓硫酸以及浓硝酸等以外的酸、碱、盐及大多数有机溶剂(如醇、酚、醛、酮及大多数羧酸等)的腐蚀。同时，聚丙烯还具有很好的耐环境应力开裂性，但芳香烃、氯代烃会使其溶胀，高温时更显著。聚丙烯在高温下还可溶于四氯化萘、十氢化萘以及 1，2，4-三氯代苯等。
⑤环境性能 聚丙烯的耐候性差，叔碳原子上的氢易被氧化，对紫外线很敏感，在氧化和紫外线作用下易降解。未加稳定剂的聚丙烯，在室内放置4个月性能就急剧变坏，经150℃、0.5～3.0h高温老化或在大气中12天暴晒就发脆。因此聚丙烯树脂中必须加入抗氧剂和光稳定剂。在有铜存在时，聚丙烯的氧化降解速度会成百倍加快，此时需要加入铜类抑制剂，如亚水杨基乙二胺、苯甲酰肼或苯并三唑等。

图2为聚丙烯的主要性能指标。 聚丙烯的工业生产方法有溶剂法(又称泥浆法)、本体法和气相法。我国以溶剂法为主，该法是将纯度为99%以上的丙烯(有时根据需要加入其他共聚体)在烷烃类溶剂(如汽油、己烷、庚烷等)中，以三氯化钛为催化剂，一氯二乙基铝为活化剂，氢气为分子量调节剂，于50℃，1MPa下连续聚合。将所得的溶剂一聚丙烯浆状悬浮液连续送入闪蒸装置，从顶部分出未反应的丙烯和部分溶剂后，用甲醇在80～85℃下进行酯化反应以破坏残存的催化剂。再经中和、洗涤、分离、干燥、挤出造粒，即得乳白色半透明的颗粒状产品。
本体法不需要其他溶剂，在70℃，3MPa的条件下以液体丙烯进行聚合，丙烯转化率可达95%。
气相法则是将丙烯以气体状态送入反应器，在齐格勒—纳塔催化剂催化下制得聚丙烯。这两种方法由于工艺流程短、能耗低而得到迅速发展。 聚丙烯的加工性能优良，可以采用多种加工方法生产出不同的制品用于各种用途。聚丙烯的注塑制品用量很大，一般的日用品以普通聚丙烯为主。在汽车、家电、工业零部件等方面，聚丙烯或改性聚丙烯用量较多，如汽车保险杠、轮壳罩用增韧聚丙烯，而仪表盘、方向盘、风扇叶、手柄等用增强聚丙烯。
聚丙烯的挤出成型制品也很多，其中用量最大的是纤维和丝类，这主要是由于聚丙烯具有良好的力学性能、耐磨性、耐化学腐蚀性以及价格低廉。聚丙烯的丝及纤维制品主要包括单丝、扁丝和纤维等。单丝的密度小、韧性好、耐磨性好，适于生产绳索和渔网等。扁丝拉伸强度高，适于生产编织袋，可用于包装化肥、水泥、粮食及化工原料 等，还可用于生产编织布，制作宣传品及防雨布。纤维可广泛用于生产地毯、毛毯、衣料、人造草坪、滤布、无纺布及窗帘等。聚丙烯的挤出制品还可用来生产薄膜。经过双向拉伸的薄膜可改善聚丙烯的强度及透明性，可用作打字机带、香烟包装膜、食品袋等。另外，聚丙烯挤出制品还可用于管材、片材、窄带、撕裂膜、打包带等。
聚丙烯的中空制品具有很好的透明性、力学性能及湿气阻隔性，可用作洗涤剂、化妆品、药品、液体燃料及化学试剂等的包装容器。
聚丙烯是生产改性母料的主要合成树脂，最早北京塑料工业公司的技术人员利用燕 山石化生产等规聚丙烯的副产物——无规聚丙烯 (APP)，加入重质碳酸钙及相关助剂， 生产成填充改性母料，用于聚丙烯类产品中，如扁丝、打包带等，可改善产品印刷效 果，降低制品收缩率，提高经济效益。更重要的是解决了石化厂的副产物处理途径，为无规聚丙烯找到了应用领域，有效地提高了产品应用价值。
随着合成树脂的生产工艺不断改进，聚丙烯的等规度提高，而无规聚丙烯的产量和质量也相应下降，特别是填充改性母料的应用范围和生产量发展很快，已很少有厂家采用无规聚丙烯作为母料的载体。目前，填充改性母料的载体树脂以等规聚丙烯占主要份额，小本体法生产的粉状聚丙烯又占据了载体树脂的重要地位。 白色粉末。 溶于二甲基甲酰胺或硫氰酸盐等溶剂。 用于注塑成型、挤出成型、制成各种制品及多种纤维、窄带和薄膜等 用于纺织、编织 用于生产空调室外机罩壳、啤酒箱、高速公路遮光板等长期在户外使用的塑料部件 注塑成型 (Injection molding) 吹塑成型(Blow-molding) 薄膜(Film) 纤维(Textile/Yarn) 用于聚丙烯纤维及塑料电器件的阻燃 用于电冰箱、空调、电视、机械等工业部门制造各种零部件 可用于给水、排水的冷、热水管管材及管件的制造，具有强度高、耐蠕变性好、耐湿热老化性能优良等特点 用作涂料、塑料加工助剂 用于生产挤压膜、复合膜塑料制品 用于烟用过滤嘴丝束上油 用于生产电器、电讯、灯饰、照明设备及电视机的阻燃零部件 用于轿车的保险杠、仪表板、暖风机壳、防擦条、蓄电池壳、门内板等装饰件 用于电子、电器、仪表、家电、轻工、化工纺织、汽车机械等 用于轻工部门生产增强聚丙烯制品 用作进一步加工聚丙烯粒料和制品的原料 丙纶生产的专用油剂，对纤维有平滑、集束、抗静电等作用，用于丙纶复丝、变形丝及异质丝的生产 用于汽车内外饰件、发动机风扇、机械配件、纺织器材、电子电器零件等 可用于棉纺、毛纺，制人造毛布、地毯、无纺布等 用于制降落伞、渔网、滤布、绳索、工作服、衣料、绒毯、人造毛皮等 主要用于各种长、短丙纶纤维的生产 用于生产聚丙烯编织袋、打包袋、注塑制品等