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  • 1 # ziisn4578

      聚丙烯: PoIypropyIene是以丙烯為單體而成的聚合物,英文縮寫PP,熔融溫度約為174℃,密度0.91克/立方厘米。強度高,硬度大,耐磨,耐彎曲疲勞,耐熱達120℃,耐溼和耐化學性均佳,容易加工成型,價格低廉,因此是產量大應用廣泛的通用高分子品種。缺點是低溫韌性差,不耐老化。它是一種半結晶的熱塑性塑膠。具有較高的耐衝擊性,機械性質強韌,抗多種有機溶劑和酸鹼腐蝕。在工業界有廣泛的應用,是平常常見的高分子材料之一。  澳洲的錢幣也使用聚丙烯製作。  結構  聚丙烯的重複單元由三個碳原子組成。其中兩個碳原子在主鏈上,一個碳原子一支鏈的形式存在。  性質  聚丙烯的結構和聚乙烯接近,因此很多效能也和聚乙烯類似。但是由於其存在一個甲基構成的側枝,聚丙烯更易氧化。  物理性質  分類  根據支鏈原子的位置,聚丙烯可以分為無規立構,等規立構,間規立構。  無規立構  無規立構的聚丙烯的支鏈原子無規則分佈於主鏈的兩側。  等規立構  等規立構的聚丙烯支鏈原子分佈在主鏈的同一側。  間規立構  間規立構的聚丙烯支鏈原子間隔對稱分佈在主鏈兩側  商品聚丙烯通常為90%以上的等規立構和少量無規立構的混合體。  歷史  1954年,居里奧·納塔Giulio Natta合成了聚丙烯。隨後在不同的國家和地區不同的聚丙烯合成技術被多次“發明”。大量的智慧財產權官司同聚丙烯的發展卷在一起。  聚丙烯  別名: PP:聚丙烯樹脂。  分子式: (C3H6)n  用途:用於注塑成型、擠出成型、製成各種製品及多種纖維、窄帶和薄膜等。  聚丙烯(PP)作為熱塑塑膠聚合物在塑膠領域內有十分廣泛的應用,因所用催化劑和聚合工藝不同,所得聚合物效能,用途也不同。PP有很多有用的效能,但還缺乏固有的韌性,特別是在低於其玻璃化溫度的條件下。然而,透過新增衝擊改性劑,可以提高其抗衝擊性能。  1. PP均聚物;  聚丙烯(PP)作為熱塑塑膠聚合物於1957年開始商品化生產,是有規立構聚合物中的第一個。其歷史意義更體現在,它一直是增長最快的主要熱塑性塑膠,2004年它的全國總產量達到300萬噸。它在熱塑性塑膠領域內有十分廣泛的應用,特別是在纖維和長絲、薄膜擠壓、注塑加工等方面。  1.1 化學和性質  PP是在金屬有機有規立構催化劑(Ziegler-Natta型),如δ-TiCl3-(C2H5)2AlCl或TiCl3-(C2H5)3Al(效率300~900克聚丙烯/克TiCl3)作用下,使丙烯單體在控制的溫度和壓力條件下合成的。因所用催化劑和聚合工藝不同,所得聚合物的分子結構有三種不同型別的立體化學結構,數量也不一樣。這三種結構是指等規聚合物、間規聚合物和無規聚合物。在等規聚丙烯(最常見的商品形式)中,甲基原子團都處在聚合物骨架的同一側,這一結構很容易形成結晶態。等規形式的結晶性賦予它良好的抗溶劑和抗熱效能。在前十年期間所用的催化劑技術使非等規異構體的生成達到最少程度,消除了對無價值的無規組分進行分離的必要性,簡化了生產步驟。生產聚丙烯的工藝主要有兩種:一種是氣相法;一種是液體丙烯淤漿法。此外,還有一些老式淤漿工藝裝置在執行,它們採用一種液態飽和烴作為反應介質。  比較而言,高密度和低密度聚乙烯都有較高的密度,相當低的熔點和較低的彎曲模量即剛度。這些效能差異導致了最終用途不同。剛度和易定向性使聚丙烯均聚物適合製作各種纖維和用於延展帶,而它們較高的耐熱性使它們能用於製作硬的高壓容器和器具及汽車的模塑部件。  影響聚丙烯均聚物的加工效能和物理效能的主要因素包括:分子量(通常用流速表示);分子量分佈(簡稱MWD);有規立構性和助劑。聚丙烯平均分子量範圍從約200 000到 600 000。分子量分佈通常用聚合物的重均分子量()與數均分子量()的比值表示,該式又稱為多分散性指數。  一個聚合物的分子量分佈對它的加工效能和最終使用效能有舉足輕重的影響。這是因為熔融態的聚丙烯對剪下敏感,即當施加的壓力升高時,其表觀粘度降低。分子量分佈範圍寬的聚丙烯比分佈窄的更對剪下敏感,因而具有寬範圍分子量分佈的材料在注塑過程中更易於加工。某些特定的用途,特別是纖維,則要求窄範圍的分子量分佈。分子量分佈與催化劑體系和聚合反應工藝都有關係。常用過氧化物在反應器後面的擠壓過程進行化學裂解,使分子量分佈範圍變窄。這一過程稱為控制流變學(CR)過程。  與聚乙烯相比較,等規聚丙烯其獨特的分子結構及螺旋狀晶體導致其分子鏈更易受光和熱而氧化降解。在通常的加工和最終使用條件下,聚丙烯要經受無規的斷鏈作用,導致分子量降低和流速升高。所有的商品級聚丙烯都含有穩定劑,以便在加工時保護材料,提供令人滿意的最終使用效能。對於特別的用途,除了加抗氧劑和紫外線抑制劑外,還須加其它新增劑。例如:在薄膜配方中加入潤滑劑和防粘劑,以減少摩擦係數並防止薄膜自身粘連。在包裝材料中新增抗靜電以消除靜電荷。為了提高透明度或縮短模型週期,則需用成核劑。均聚物樹脂通常按流速和最終用途分類。流速取決於平均分子量和分子量分佈兩者。某些特殊用途要求流速高達400分克/分鐘,而普通商品均聚物的流速則在0.5-50分克/分鐘的範圍以內。流速通常是確定加工特性最主要的因素。  1.2 加工和應用  聚丙烯極好的流動效能和寬範圍的流速,以及其它獨特的聚合物特性相結合,使它具有優異的加工效能。較低的流速能滿足擠壓帶、帶狀長絲和單絲等的加工要求,還能使成品有抗張強度和低延伸性,同時保持足夠的橫向完整性,使卷絲機導向裝置上的劈裂和粉塵飛揚的情況達到最低程度。為了抵消它們特有的低橫向強度和斷裂傾向(原纖化),定向程度更高的薄膜到纖維產品,如:粗纖度紡織品、細繩和繩子,通常要求流速在7~20的範圍內。含有發泡劑的裝飾帶條產品是由流速接近於10的聚丙烯擠壓而成的,這樣才能使熔體強度和定向能力達到適當的均衡。這種聚合物經中等程度的定向,能產生光滑的類似緞於一樣的表面效果,產品有足夠的橫向強度可以延緩斷裂。非織布和多絲產品的擠壓需要一種低粘度、自由流動的材料,因此,流速極高的聚丙烯用於這些用途。  澆鑄PP薄膜大量用於繪圖藝術品方面。另外,薄膜可以雙軸取向和熱變定,使具有極好的機械效能和熱效能,應用於各種效能層合材料和包裝材料方面。使用管式水冷激工藝可以把PP加工成共擠出吹制薄膜以及單層薄膜。熱成型用的擠塑片材要求使用低流速配方的材料,使具有足夠的熔體強度。當使用PP擠塑型材時,較低的流速加工效能總是要好些。型材擠壓通常限於較小的截面以便能用水急冷保證產品具有足夠的韌度。PP還可以擠塑成管狀產品,如飲料吸管和飲用水管。PP線上纜塗層方面也有用途。  在用量方面僅次於擠塑的注塑加工很適應聚丙烯的特性。PP良好的流動效能和強韌機械特性,被利用來生產許多種不同型別的具有內在的強韌機械效能的產品。良好的加工效能與極好的抗應力斷裂效能產生了優良的模塑成型的密封罩。一般而言,低流速配方材料用於生產厚壁產品和那些要求韌性的產品。高流速的材料用於生產”誆考和要求快速加工的產品。  1.3 市場  PP均聚物可使用各種加工工藝,生產範圍很寬的產品。  擠塑製品是消耗PP的最大市場,而紡織纖維和單絲又是其中最大的部分。長期以來,PP一直是製造纖維的主要原料,這是因為它的著色能力、耐磨損、耐化學品效能以及有利的經濟條件。定向和非定向薄膜佔據擠塑製品市場的第二大份額,並且是繼續保持增長的領域。  接下來,注塑品是PP均聚物的第二大市場,包括容器、密封器、汽車方面的應用、家庭用品、玩具及其它許多消費品和工業方面的最終用途。許多吹塑容器選用聚丙烯,是因為它的良好的隔潮效能和足夠的清沏度。鑑於對未來塑膠製品的新需求,PP均聚物將繼續保持增長。良好的經濟方面的條件、良好的機械效能以及重量輕、著色能力強和易於加工等特性,將使PP繼續成為本世紀眾多應用領域的首選材料。  2.抗衝擊型PP共聚物  PP有很多有用的效能,但還缺乏固有的韌性,特別是在低於其玻璃化溫度的條件下.然而,透過新增衝擊改性劑,可以提高其抗衝擊性能。傳統改良性為彈性體,通常為乙丙橡膠。普遍認為,遍佈於半結晶態聚丙烯基體內的橡膠粒子,能在介面上形成許多應力集中點,防止區域性形變,和斷裂擴充套件。抗衝擊改性劑一直是在共混時新增進去的,最近,彈性體組分的現場合成已經具有商業重要性。而且,正在宣傳用一種新系列的衝擊改性劑來代替乙丙橡膠,即Flexomer聚烯烴、Exact塑彈體和Insite聚合物。這些都是烯烴聚合物,它們填補了極低密度聚乙烯和傳統乙丙彈性體之間的空白。  2.1 化學和效能  等規PP均聚物,是在Ziegler-Natta催化劑體系催化下,由丙烯聚合而成的。乙丙橡膠組分在一系列反應器中合成的,或是預先購買,然後在擠壓機內與PP均聚物共混。生成的抗衝擊聚丙烯經粒化後出售。現場生產的抗衝擊PP共聚物,可以透過選用合適的催化劑組成及反應器條件,來精確地控制其重要的效能。催化劑組成和反應器條件決定基體樹脂的結晶度、橡膠組分的組成和數量及總體分子量分佈。  抗衝擊PP是最輕的熱塑性塑膠之一,其密度低於1,每磅產品的價格低於PET、PBT、高抗衝擊聚苯乙烯和ABS。按比容計,抗衝擊PP的單位體積成本低於上述那些樹脂和聚氯乙烯(PVC)。僅有HDPE在這方面堪與匹敵。抗衝擊型PP通常在適中的溫度下加工,範圍為350~550°F。抗衝擊聚丙烯共聚物具有廣譜的熔體流動速率,通常範圍為從小於1到約30。具有最高熔體流動速率的樹脂,通常是由熔體流動速率較低的材料“減粘裂化”製得。也就是對從反應器出來後的材料進行一步反應,降低平均分子量,從而製得熔體流速更高的產品。抗衝擊聚丙烯共聚物對化學品和環境應力斷裂有很高的抵抗力。經處理後,材料可具備優良的懸臂樑式衝擊強度和較低的迦納爾衝擊性能。懸臂樑式衝擊強度範圍在0.5到大於15英尺·磅/英寸;在-40°F下,迦納爾衝擊強度範圍為15到300英寸·磅以上。  橡膠組分為聚丙烯提供了衝擊強度,卻使抗衝擊聚丙烯相對於均聚物而言,降低了剛度和熱變形溫度。加填料的抗衝擊聚丙烯共聚物能夠忍受更高的溫度而不變形。填料一般為玻璃纖維。雲母、滑石和碳酸鈣。這些聚合物的終端使用者應該知道對每一種規格的產品,在不同的熔化強度、熔體流速、剛度和熱變形溫度之間需作出權衡。  2.2 用途  抗衝擊聚丙烯的主要商業用途是用在汽車、家用品、器具中的注塑件。它的抗衝擊能力、低密度、著色能力和加工效能使它成為理想的材料。具有較高熔體流速的中等抗衝擊樹脂品級有較高的流動效能,這個特點在注塑大型部件如:汽車面板時特別有用。  高抗衝擊能力具有較低熔體流速的樹脂(一般小於2),可以轉化成抗穿刺性極好的薄膜,這種薄膜的抗衝擊能力和耐蒸汽殺菌能力,適合做一次性醫療廢品袋。擠壓片材可以用熱成型法加工成大而厚的部件,如:汽車工業中的護板和汽車車尾行李箱襯裡。彈性體組分改良聚丙烯抗衝擊性能的機理,在材料受衝擊時,可誘導應力白化。大多數用途是以彈性組分在聚丙烯基體中的分散度為基礎的。基於與此相反的概念,正在開發新型的保險槓。其結果是形成了一個分子複合結構。  2.3聚丙烯塑膠製品  單體丙烯由石油裂解或煉油尾氣分離提純得到,純度應在99.5%以上,少量雜質能使催化劑中毒。聚合方法有淤漿、液相本體和氣相聚合3種,以後二者為主。催化劑常為齊格勒-納塔型,如δ-TiCl3-(C2H5)2AlCl或TiCl3-(C2H5)Al,效率300~900克聚丙烯/克TiCl3。近年則用MgCl2作載體並新增苯甲酸酯的鈦-鋁體系,效率高達70~100千克聚丙烯/克鈦,並免後處理工藝。  聚丙烯可用注射、擠出、吹塑、層壓、熔紡等工藝成型,也適於雙向拉伸。廣泛用於製造容器、管道、包裝材料、薄膜和纖維,也常用增強方法獲得性能優良的工程塑膠。大量應用於汽車、建築、化工、醫療器具、農業和家庭用品方面。聚丙烯纖維的中國商品名為丙綸。強度與耐綸相仿而價格低廉,用於織造地毯、濾布、纜繩、編織袋等。  註釋  聚丙烯:丙烯的聚合物英文名稱polypropylene縮寫PP均聚物,由一種單體聚合而成的聚合物稱為均聚物。  高分子:高分子就是那些分子量特別大的物質。常見的分子,我們稱它們為小分子,一般由幾個或幾十個原子組成,分子量也在幾十到幾百之間。如水分子的分子量為18、二氧化硫的分子量是44。高分子則不同,它的分子量至少要大於1萬。高分子物質的分子一般由幾千、幾萬甚至幾十萬個原子組成,它的分子量也就是幾萬、幾十萬、甚至以億來計算。高分子的“高”就是指它的分子量高。  聚合物:高分子分為天然高分子和人工合成高分子,天然橡膠,棉花等都屬於天然高分子。人工合成高分子主要包括:化學纖維、合成橡膠和合成樹脂(塑膠),也稱為三大合成材料。此外,大多數塗料和粘合劑的主要成分也是人工合成高分子。人工合成高分子又被稱為聚合物(Polymer)。如:聚丙烯、聚乙烯等。  共聚物兩種或兩種以上的單體或單體與聚合物間進行的聚合稱為共聚,共聚得到的產物即為共聚物。分嵌段共聚物、接枝共聚物、無規共聚物、有規共聚物等。

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