什么是聚丙烯,它的成分是什么?

聚丙烯(PP)作为一种热塑性聚合物,广泛应用于塑料领域。由于催化剂和聚合工艺不同,所得聚合物的性质和用途也不同。聚丙烯有许多有用的特性,但它仍然缺乏固有的韧性,尤其是在其玻璃化转变温度以下。然而,它的抗冲击性能可以通过添加抗冲改性剂来提高。

1.聚丙烯均聚物

聚丙烯(PP)作为一种热塑性聚合物,于1957开始商业化生产,是第一种有规立构聚合物。其历史意义在于,它一直是增长最快的主要热塑性塑料,2004年全国总产量达到300万吨。它已广泛应用于热塑性塑料领域,尤其是纤维和长丝、薄膜挤出、注射成型等领域。

1.1化学和性质

在有机金属有规立构催化剂(齐格勒-纳塔型)的作用下,在控制的温度和压力下合成PP,如δ-TiCl3-(C2H5)2AlCl或TiCl3-(C2H5)3Al(效率300-900g聚丙烯/g TiCl3)。由于不同的催化剂和聚合过程,所得聚合物的分子结构具有三种不同类型的立体化学结构,其数量不同。这三种结构是指全同立构聚合物、间同立构聚合物和无规聚合物。在全同立构聚丙烯(最常见的商业形式)中,甲基都在聚合物骨架的同一侧。这种结构容易形成晶态。全同立构结晶度赋予其良好的耐溶剂性和耐热性。前十年使用的催化剂技术最大限度地减少了不等轴异构体的形成,消除了分离无用随机组分的必要性,并简化了生产步骤。生产聚丙烯的工艺主要有两种:一种是气相法;一种是液体丙烯淤浆法。此外,还有一些旧的淤浆工艺装置在运行,它们使用液态饱和烃作为反应介质。

相比较而言,高密度和低密度聚乙烯都具有较高的密度、相当低的熔点和较低的弯曲模量,即刚度。这些性能上的差异导致了不同的最终用途。刚性和易于取向使聚丙烯均聚物适用于制造各种纤维和延伸带,而其高耐热性使其适用于制造坚硬的高压容器和器具以及汽车的模塑部件。

影响聚丙烯均聚物加工性能和物理性能的主要因素包括:分子量(通常用流速表示);分子量分布(MWD);立体定向和辅助设备。聚丙烯的平均分子量范围从大约200,00 0到600,00 0。分子量分布通常用聚合物的重均分子量()与数均分子量()的比值来表示。这个公式也被称为多分散指数。

聚合物的分子量分布对其加工性能和最终使用性能有决定性的影响。这是因为熔融聚丙烯对剪切敏感,即当施加的压力增加时,其表观粘度降低。宽分子量分布的聚丙烯比窄分子量分布的聚丙烯对剪切更敏感,因此宽分子量分布的材料在注射成型过程中更容易加工。一些特定的应用,尤其是纤维,需要窄范围的分子量分布。分子量分布与催化剂体系和聚合过程都有关。过氧化物通常在反应器后的挤出过程中进行化学裂解,以缩小分子量分布范围。这个过程被称为可控流变(CR)过程。

与聚乙烯相比,等规聚丙烯独特的分子结构和螺旋晶体使其分子链更容易被光和热氧化降解。在正常加工和最终使用条件下,聚丙烯会发生随机链断裂,导致较低的分子量和较高的流速。所有商用聚丙烯都含有稳定剂,以在加工过程中保护材料,并提供令人满意的最终使用性能。对于特殊用途,除抗氧化剂和紫外线抑制剂外,还必须添加其他添加剂。比如在膜配方中加入润滑剂和防粘剂,降低摩擦系数,防止膜自行粘连。包装材料中应加入抗静电剂以消除静电。为了提高透明度或缩短模型周期,需要使用成核剂。均聚物树脂通常根据流速和最终用途进行分类。流速取决于平均分子量和分子量分布。一些特殊应用需要高达400分克/分钟的流速,而普通商业均聚物的流速在0.5-50分克/分钟的范围内。流速通常是决定加工特性的最重要因素。

1.2处理和应用

聚丙烯优异的流动性与宽范围的流速和其他独特的聚合物特性相结合,使其具有优异的加工性能。较低的流速可以满足挤出带、带状长丝和单丝的加工要求,也可以使成品具有拉伸强度和低延伸性,同时保持足够的侧向完整性。以最小化卷绕器的引导装置上的分裂和灰尘飞扬。为了抵消其特有的低横向强度和断裂倾向(原纤化),对纤维制品(如粗旦纺织品、细绳和绳索)具有较高取向的薄膜的流速通常要求在7 ~ 20的范围内。含有发泡剂的装饰条产品由聚丙烯挤出,流速接近10。只有这样,熔体强度和取向能力才能得到适当的平衡。这种聚合物经过适度取向后可以产生光滑的缎状表面效果,产品具有足够的横向强度来延缓断裂。无纺布和复丝产品的挤出需要低粘度和自由流动的材料,因此在这些应用中使用具有极高流速的聚丙烯。

流延聚丙烯薄膜广泛用于绘画艺术品。此外,该薄膜可以双向拉伸和热定形,使其具有优异的力学性能和热性能,可应用于各种性能的层压材料和包装材料。通过管式水冷冲击工艺,PP可以加工成* * *挤出吹塑薄膜和单层薄膜。用于热成型的挤出片材需要使用低流速配方的材料,以使其具有足够的熔体强度。当使用PP挤出型材时,加工性能总是在较低的流速下更好。型材的挤出通常限于较小的横截面,以确保产品通过用水快速冷却而具有足够的韧性。PP还可以挤出成管状产品,如饮用吸管、饮用水管等。聚丙烯也用于电缆涂层。

注射成型,用量仅次于挤出,非常适合聚丙烯的特性。由于其良好的流动性和韧性,聚丙烯被用于生产许多不同类型的具有固有韧性的产品。良好的可加工性和优异的耐应力断裂性产生了优异的模制密封盖。一般来说,低流动性配方材料用于生产厚壁产品和要求韧性的产品。高流动性材料用于生产需要快速加工的薄壁零件和产品。

1.3市场

PP均聚物可以利用各种加工技术生产多种产品。

挤出产品是消耗PP的最大市场,其中纺织纤维和单丝是最大的部分。长期以来,聚丙烯一直是制造纤维的主要原料,因为它具有着色能力、耐磨性、耐化学性和有利的经济条件。取向膜和非取向膜占据挤出产品市场的第二大份额,并且是继续增长的领域。

接下来,注塑产品是PP均聚物的第二大市场,包括容器、封口器、汽车应用、家庭用品、玩具和许多其他消费品和工业最终用途。很多吹塑容器选择聚丙烯,是因为聚丙烯防潮性能好,冲泡程度足够。鉴于未来塑料产品的新需求,PP均聚物将继续增长。经济条件好,机械性能好,重量轻,着色能力强。

2.抗冲击PP***

PP具有许多有用的性能,但是它缺乏固有的韧性,尤其是在其玻璃化转变温度以下的条件下。但加入抗冲改性剂可以提高其抗冲击性能。传统的改性是弹性体,通常是乙丙橡胶。一般认为,分布在半结晶聚丙烯基体中的橡胶粒子可以在界面上形成许多应力集中点,防止局部变形。最近,弹性体组分的现场合成已经具有商业重要性。此外,正在推广一系列新的抗冲改性剂来取代乙丙橡胶,即柔性聚烯烃、精确弹性体和原位聚合物。这些是烯烃聚合物,填补了极低密度聚乙烯和传统乙烯-丙烯弹性体之间的空白。

2.1化学和性质

等规聚丙烯均聚物是由丙烯在齐格勒-纳塔催化剂体系的催化下聚合而成的。乙丙橡胶组分在一系列反应器中合成,或提前购买,然后与PP均聚物在挤出机中混合,生产抗冲击聚丙烯,造粒后出售。通过选择合适的催化剂组成和反应器条件,可以精确控制现场生产的抗冲击PP***聚合物。

抗冲PP是最轻的热塑性塑料之一,密度低于1,每磅价格低于PET、PBT、高抗冲聚苯乙烯、ABS。从比容来看,抗冲PP的单位体积成本低于上述树脂和聚氯乙烯(PVC)。这方面只有HDPE能竞争。抗冲击PP通常在中等温度下加工。范围为350 ~ 550°f。抗冲击聚丙烯* * *聚合物具有广谱熔体流动速率,通常范围为小于1至约30。具有最高熔体流动速率的树脂通常通过对具有较低熔体流动速率的材料进行“减粘裂化”来制备。也就是说,从反应器出来的材料经过一步反应以降低平均分子量。因此,可以获得具有更高熔体流动速率的产品。抗冲击聚丙烯聚合物具有高的耐化学和环境应力断裂性。经处理后,该材料可具有优异的悬臂冲击强度和低Gannard冲击性能。悬臂冲击强度范围从0.5英尺到超过65,438+05英尺。磅/英寸。在零下40华氏度时,甘纳德冲击强度从15英寸到300英寸以上不等。磅。

橡胶组分为聚丙烯提供了冲击强度,但与均聚物相比,降低了抗冲聚丙烯的刚度和热变形温度。具有填料的抗冲聚丙烯聚合物可以承受更高的温度而不变形。填料通常是玻璃纤维、云母、滑石和碳酸钙。这些聚合物的最终用户应该知道,对于每种规格的产品,需要权衡不同的熔融强度、熔体流动速率、刚度和热变形温度。

2.2使用

抗冲击聚丙烯的主要商业用途是用于汽车、家庭用品和电器的注塑部件。其抗冲击性、低密度、着色能力和可加工性使其成为一种理想的材料。具有高熔体流动速率的中等抗冲击树脂等级具有高流动性,这在注射成型大型部件如汽车面板中特别有用。

具有高耐冲击性和低熔体流动速率(通常小于2)的树脂可以转化成具有优异耐穿刺性的膜。该膜具有优异的耐冲击性和耐蒸汽灭菌性,适用于一次性医疗废物袋。挤塑片材可以通过热成型加工成大而厚的零件,如汽车工业中的挡泥板和汽车的后备箱内衬。弹性体组分提高聚丙烯抗冲击性能的机理,当材料受到冲击时,可以诱发应力发白。大多数应用基于弹性组分在聚丙烯基质中的分散。基于相反的概念,新的保险杠正在开发中。结果,形成了分子复合结构。

给…作注解

聚丙烯-丙烯聚合物英文名称聚丙烯缩写PP均聚物由单体聚合而成的聚合物称为均聚物。

大分子是那些分子量特别大的物质。常见的分子,我们称之为小分子,一般由几个或几十个原子组成,分子量也在几十到几百之间。比如水分子的分子量是18,二氧化硫的分子量是44。大分子就不一样了,分子量至少在10000以上。大分子一般由几千、几万甚至几十万个原子组成。

高分子分为天然高分子和合成高分子,天然橡胶和棉花都是天然高分子。合成高分子主要包括化学纤维、合成橡胶和合成树脂(塑料),也称三大合成材料。另外,大部分涂料和粘合剂的主要成分也是合成聚合物,也叫聚合物,如聚丙烯、聚乙烯等。

* * *聚合物两种或两种以上单体或单体与聚合物之间的聚合称为* * *聚,由* * *聚得到的产物有* * *聚合物、嵌段* * *聚合物、接枝* * *聚合物、无规* * *聚合物、规则* * *聚合物等。