PP

聚丙烯

三角符號5

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

甲基排列在分子主鏈的同一側稱等規聚丙烯，若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側稱無規聚丙烯，當甲基交替排列在分子主鏈的兩側稱間規聚丙烯。一般工業生產的聚丙烯樹脂中，等規結構含量約為95%，其餘為無規或間規聚丙烯。工業產品以等規物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由於結構規整而高度結晶化，故熔點可高達167℃。耐熱、耐腐蝕，製品可用蒸汽消毒是其突出優點。常見豆漿瓶、果汁飲料瓶、微波爐餐盒等，密度小，是最輕的通用塑膠。缺點是耐低溫衝擊性差，較易老化，不能抗酸化、能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外等的效能及差。

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，但是有更強的抗衝擊強度，PP的衝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℃。由於結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環境應力開裂問題。

PP的熔體質量流動速率（MFR）通常在1~100。低MFR的PP材料抗衝擊特性較好但延展強度較低。對於相同MFR的材料，共聚型的抗衝強度比均聚型的要高。由於結晶，PP的收縮率相當高，一般為1.6~2.0%。

化學式

(C3H6)n

熔點

164~170℃

性質描述

物理效能

聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/cm3，是目前所有塑膠中最輕的品種之一。它對水特別穩定，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%）.厚壁製品易凹陷，對一些尺寸精度較高零件，很難於達到要求，製品表面光澤好，在一般家庭日用百貨製品廣泛應用。

力學效能

聚丙烯的結晶度高，結構規整，因而具有優良的力學效能。聚丙烯力學效能的絕對值高於聚乙烯，但在塑膠材料中仍屬於偏低的品種，其拉伸強度僅可達到30 MPa或稍高的水平。等規指數較大的聚丙烯具有較高的拉伸強度，但隨等規指數的提高，材料的衝擊強度有所下降，但下降至某一數值後不再變化。

溫度和載入速率對聚丙烯的韌性影響很大。當溫度高於玻璃化溫度時，衝擊破壞呈韌性斷裂，低於玻璃化溫度呈脆性斷裂，且衝擊強度值大幅度下降。提高載入速率，可使韌性斷裂向脆性斷裂轉變的溫度上升。聚丙烯具有優異的抗彎曲疲勞性，其製品在常溫下可彎折106次而不損壞。

但在室溫和低溫下，由於本身的分子結構規整度高，所以抗衝擊強度較差。聚丙烯最突出的效能就是抗彎曲疲勞性，俗稱百折膠。

熱效能

聚丙烯具有良好的耐熱性，製品能在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℃，在低於-35℃會發生脆化，耐寒性不如聚乙烯。對於聚丙烯玻璃化溫度的報道值有一18qC, 0qC, 5℃等，這也是由於人們採用不同試樣，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%等規度聚丙烯熔點為176℃。

化學穩定性

聚丙烯的化學穩定性很好，除抗酸化、能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外等的效能及差，對其它各種化學試劑都比較穩定，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，同時它的化學穩定性隨結晶度的增加還有所提高，所以聚丙烯適合製作各種化工管道和配件。

特點

無毒、無味，密度小，強度、剛度、硬度耐熱性均優於低壓聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的介電效能和高頻絕緣性且不受溼度影響，但低溫時變脆，不耐磨、易老化。

聚丙烯具有許多優良特性：

1、相對密度小，僅為0.89-0.91，是塑膠中最輕的品種之一。

2、良好的力學效能，除耐衝擊性外，其他力學效能均比聚乙烯好，成型加工效能好。

3、具有較高的耐熱性，連續使用溫度可達110-120℃。

4、化學效能好，幾乎不吸水，與絕大多數化學藥品不反應。

5、質地純淨，無毒性。

6、電絕緣性好。

7、聚丙烯製品的透明性比高密度聚乙烯製品的透明性好。

它有很多優點但也有缺點：

1、製品耐寒性差，低溫衝擊強度低。

2、製品在使用中易受光、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，主要用於：與其他聚合物材料如尼龍、聚碳酸酯、橡膠等共混，製備新型高分子材料；加入填料如無機粉體、玻璃纖維、天然纖維等，製備高強度pp；進一步加工產品，用於粉末塗料、液體塗料等。目前中國等規pp固相接枝改性方法尚屬空白，沒有此類產品投入市場，所需空缺主要依靠進口，德國赫司特公司在中國推廣的改性pp產品售價為15000~18000元/噸。

mcpp的用途主要有：一是用於製備塑膠製品用底漆和塑膠表面裝飾塗料的附著力促進劑，特別是轎車保險槓、輪轂蓋、電視機機殼等民用與工業用塑膠器具的塗裝；二是大量用作塑膠表面印刷油墨樹脂；三是用作防腐塗料樹脂，用於鋼屠、鋁材等材料重防腐領域。

交聯改性

聚丙烯的交聯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效能，交聯改性主要有輻射交聯法和化學交聯法。輻射交聯是在高能射線的作用下聚丙烯分子鏈產生自由基進而進行交聯反應。化學交聯一般是在PP中加入過氧化物作為引發劑，同時加入助交聯劑實現交聯反應。聚丙烯的交聯改性過程中降解和交聯反應同時存在，採用輻射交聯時交聯效率比較低，而採用化學交聯時一般都是透過加入帶有不飽和鍵的助交聯體系促進交聯反應。

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

聚乙烯和聚丙烯原料生產工藝比較相似，產品都可以用來做塑膠薄膜、注塑產品、塑膠管材等，很多情況下我們發現兩種原料在性質及用途上有很大的相似性。但事實上，聚丙烯原料和聚乙烯原料在運用上還是有很多不同點，下面具體分析聚丙烯和聚乙烯的效能特點，探討二者不同比例混合後材料效能的差異。

PE和PE效能差異

從耐熱角度來分析，聚丙烯的耐熱性要高於聚乙烯，通常情況下，聚丙烯的熔融溫度比聚乙烯高出約40%-50%，約為160-170℃，所以製品能在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。在生活中我們會發現“5”號聚丙烯餐盒常被用於微波爐中加熱食品（微波爐加熱的一般溫度在100-140℃），而聚乙烯因耐熱性差是不可以作為微波爐用塑膠的，包括餐盒、保鮮膜。同樣，在普通包裝膜領域，聚乙烯的包裝袋更適合於在90℃以下使用，而聚丙烯包裝袋在相對高的溫度下使用也是可以的。

從剛性、拉伸強度角度分析，聚丙烯主要特點是密度小，力學效能優於聚乙烯，並有很突出的剛性，例如目前聚丙烯已經逐漸展開了與工程塑膠（PA/PC）的競爭，廣泛運用於電子電器、汽車領域。同時由於聚丙烯拉伸強度高，進而抗彎曲性好，被稱為“百折膠”，對摺彎曲100萬次被彎處不變白，這也為我們辨別聚丙烯製品提供了線索，同時成為製品再回收分類的隱性標誌。

從耐低溫角度來分析，聚丙烯耐低溫性弱於聚乙烯，0℃時的抗衝擊強度只有20℃時的一半，而聚乙烯脆性溫度一般可達－50℃以下；並隨相對分子質量的增大，最低可達－140℃。因此如果製品需要在低溫環境中使用，還是要儘量選擇聚乙烯作為原材料。一般冷藏食品所用托盤都是有聚乙烯原料製作。

從耐老化角度來看，聚丙烯的耐老化性要弱於聚乙烯，聚丙烯的結構和聚乙烯類似，但是由於其存在一個甲基構成的側支鏈，所以更易在紫外光和熱能作用下氧化降解。在日常生活中最常見的容易老化的聚丙烯製品就是編織袋，長時間在太陽下照射編織袋很容易破裂。事實上，聚乙烯耐老化性雖然高於聚丙烯，但是相較於其他原料，它的這種效能也不是非常突出，因為在聚乙烯分子中含有少量雙鍵和醚鍵，其耐候性不好，日曬、雨淋也會引起老化。

從柔韌性角度來分析，聚丙烯雖然強度較高，但是柔韌性較差，技術角度講也就是抗衝擊性能差。所以在用來做膜產品的時候，它的應用領域與聚乙烯的應用領域還是有差別的，聚丙烯薄膜更多的用作表面包裝的印刷。而在管材方面，也很少用簡單的聚丙烯進行生產，需要用到交聯聚丙烯，也就是常見的PPR管。因為普通聚丙烯抗衝擊性較差，容易破裂，所以在實際應用在要加入抗衝擊改性劑，在保險桿等應用中都要使用助劑來改善抗衝擊性。

PE種類對共混體系衝擊性能的影響

不同型別的PE都可以改善PP的室溫衝擊強度，但差異十分明顯。

對於PP/HDPE共混物，當HDPE質量分數低於60%時，共混物強度基本不變；當HDPE質量分數高於60%時，共混物的衝擊強度才有所增加。

對於PP/LDPE共混物，也只有當LDPE質量分數高於60%時，其衝擊強度才有較大幅度的提高。

而對於PP/LLDPE共混物，當LDPE質量分數大於40%時，其衝擊強度就有明顯提高。當LLDPE質量分數達到70%時，共混物衝擊強度為37.5kJ/m2，可達到純PP衝擊強度的20倍，是同樣用量的PP/HDPE和PP/LDPE共混物的10倍和4倍。

低溫（-18℃)下，三種PE對PP韌性的改善變化趨勢與常溫時一致，還是LLDPE對PP的增韌效果最好。當PP/LLDPE質量比為30/70時，共混體系的衝擊強度為23.2kJ/m2，是純PP的20倍，而在同樣條件下PP/HDPE、PP/LDPE共混體系的衝擊強度僅為5kJ/m2左右。這進一步說明在達到相同衝擊強度時，LLDPE的用量最少，即意味著可以更多地保持PP的剛性；而在相同用量時，LLDPE改性的PP的衝擊強度最好，這又使材料獲得了更優異的韌性。

混煉方式對增韌效果的影響

採用雙螺桿擠出機混煉的試樣衝擊強度最高，直接注射方式所得的試樣衝擊性能最差。由於注射機螺桿的有效長度小於擠出機，剪下混煉作用小，效果當然很差。在不同混煉方式下，材料的衝擊性能表現出的規律一致，即LLDPE質量分數從40%開始，隨著LLDPE用量增加，其衝擊強度大幅度上升；表明混煉方式對共混體系衝擊性能有影響，但規律不變。

PP/LLDPE共混的內部結構

當LLDPE質量分數小於50%時，共混體系衝擊斷面光滑平整，呈典型的脆斷特徵；當LLDPE質量分數超過50%時，材料斷面表現為韌性斷裂特徵，出現絲狀體，斷面凹凸不平，有撕扯痕跡，且兩相介面趨於模糊，此時，材料的屈服強度迅速上升；而當LLDPE用量增加至70%時，可以清楚地看到PP相互交織成網，因此，材料在宏觀上具有很高的衝擊強度。

純PP球晶的尺寸很大，球晶之間的介面清晰，所以PP的衝擊性能極差。相比之下，LLDPE的晶體非常細小，晶體之間的介面也十分模糊，所以其衝擊性能很好。

PP和LLDPE結晶形態的差異是因為兩者的結晶速率不同引起的：PP的結晶速率較慢（3.3X102nm/s)，晶體生長較大，晶體間的連線少，故晶間介面分明；而LLDPE的結晶速率非常快（8.3X102nm/S)，晶體細小，晶體間的連線也較多，因而晶間介面模糊不清。

當LLDPE加人PP後，可以明顯觀察到PP球晶尺寸的減小，晶體間介面變得模糊，有利於改善材料的衝擊性能。LLDPE用量增加，PP球晶進一步減小，當LLDPE質量分數達到70%時，PP晶體巳經被分割成碎晶，晶體間介面完全消失，與LLDPE混雜在一起，難以分辨，因此，共混體系的衝擊強度很高，不易被沖斷。這說明，LLDPE的加入細化了PP的球晶，增加了晶體間的連線，這是共混材料韌性改善的又一重要原因。

LLDPE用量對共混效果的影響

隨LLDPE用量增加，共混體系的屈服應力下降，而斷裂伸長率逐漸增加，並呈良好的線性關係。隨著LLDPE用量的增加，共混材料的維卡軟化點下降。當LLDPE質量分數為40%- 60%時，共混材料的維卡軟化點仍接近120度。隨著LLDPE用量的增加，材料的衝擊強度增加，而拉伸屈服強度、拉伸模量、維卡軟化點降低。

在以LLDPE為主的體系中，當材料受到衝擊作用時，除LLDPE相消耗大量能量，提高材料韌性外，還由於LLDPE對PP球晶的插入、分割和細化，使PP晶體尺寸減小，晶體間連線增多，從而提高了材料的衝擊強度。PP/LLDPE共混體系中，當LL-DPE質量分數為40%- 70%時，共混物逐漸形成互穿網路結構具有剛而韌的特性。

到底的話，一個是丙烯聚合而成的，分子鏈上多一個甲基，硬度更高阻油性更好；一個是乙烯聚合而成的，是線性分子，彈性柔軟性更好。