1、第二章 熱塑性塑料(PP)第二節(jié) 聚丙烯（PP）2.1 聚丙烯的結構（重點）2.2 聚丙烯的性能 (重點）2.3 聚丙烯的應用2.4 聚丙烯的改性2.1 聚丙烯概述 定義聚丙烯是丙烯的聚合產(chǎn)物。聚合產(chǎn)物。英文：polypropylene, 縮寫為PP。nCH2=CH-CH3CH2CHCH3n無毒、無味、無臭、半透明蠟狀固無毒、無味、無臭、半透明蠟狀固體，密度小。體，密度小。 PP的聚合Zieglar-Natta催化劑催化的陰離子配位聚合制成等規(guī)PP。該反應的副產(chǎn)物是無規(guī)PP。2022-4-2342.2 聚丙烯的結構聚丙烯的結構 線性結構線性結構 結構式：結構式：存在存在等規(guī)、間規(guī)、無規(guī)等規(guī)、間

2、規(guī)、無規(guī)三種立體結構；三種立體結構；（如圖，（如圖，P40，圖圖2-1）結構規(guī)整性好，結構規(guī)整性好，高度結晶性，熔高度結晶性，熔點高，硬度和剛點高，硬度和剛度大，力學性能度大，力學性能好好無定形無定形材料，材料，強度很強度很低，使低，使用價值用價值小小性能介于兩者之性能介于兩者之間，結晶能力較間，結晶能力較差，硬度剛度小，差，硬度剛度小，沖擊性能較好沖擊性能較好CH2CHCH3n PP的三種不同立體構型的三種不同立體構型等規(guī)等規(guī)PP：結晶度高，占：結晶度高，占PP產(chǎn)量的產(chǎn)量的95。間規(guī)間規(guī)PP：結晶度低。目前：結晶度低。目前產(chǎn)量少。產(chǎn)量少。無規(guī)無規(guī)PP：不結晶，粘稠狀：不結晶，粘稠狀物質(zhì)，不能

3、用做塑料。物質(zhì)，不能用做塑料。（Fischer投影圖）投影圖）PE平面鋸齒構象，平面鋸齒構象，Tg-125oC等規(guī)等規(guī)PP的鏈構象的鏈構象(與與PE對比）對比）2.53PP螺旋構象螺旋構象因甲基的空間位阻，因甲基的空間位阻，PP分子鏈較僵硬，分子鏈較僵硬，Tg-10oC6.2 等規(guī)聚丙稀，iPP 無規(guī)聚丙稀 , aPP 間規(guī)聚丙稀 ，SPP 茂金屬聚丙稀，mPP 等規(guī)聚丙烯立構規(guī)整性的程度是用等規(guī)度等規(guī)度（或稱全同指數(shù)立構規(guī)整度IIP）來表示的。 等規(guī)度等規(guī)度就是立構規(guī)整聚合物占總聚合物的立構規(guī)整聚合物占總聚合物的分數(shù)。分數(shù)。一般IIP大于90%。 本章主要介紹等規(guī)聚丙稀iPP ，一般無特殊說

4、明即指等規(guī)聚丙稀。等規(guī)等規(guī)PP的聚集態(tài)和結晶結構的聚集態(tài)和結晶結構1.聚集態(tài)特征聚集態(tài)特征：等規(guī)等規(guī)PP在使用溫度范圍內(nèi)是在使用溫度范圍內(nèi)是結晶和無定形結構共存結晶和無定形結構共存。2. 等規(guī)等規(guī)PP是高度結晶的聚合物是高度結晶的聚合物：結晶度在：結晶度在5080之間。之間。3. 等規(guī)等規(guī)PP具有多種不同的結晶結構具有多種不同的結晶結構： 、和擬六方型和擬六方型4種。種。 晶型是最常見，熱穩(wěn)定晶型是最常見，熱穩(wěn)定性最好性最好,熔點熔點176oC。4. 等規(guī)等規(guī)PP結晶結構的密度較小結晶結構的密度較?。?，0.936 g.cm-3（而（而PE 型為型為1.0 g.cm-3）。）。影響等規(guī)影響等規(guī)

5、PP結晶度的分子結構因素結晶度的分子結構因素（a） 等規(guī)度等規(guī)度（b）分子量）分子量（數(shù)均（數(shù)均3800060000)，結晶度結晶度等規(guī)度等規(guī)度增大增大分子量較低時分子量較低時（MFI大）：結晶度大）：結晶度分子量較大時分子量較大時（MFI小）：結晶度?。航Y晶度 不變不變?nèi)垠w流動指數(shù) 等規(guī)等規(guī)PP的球晶結構的球晶結構在在PP中易形成大球晶，對中易形成大球晶，對性能不利性能不利影響影響球晶球晶結構結構因素因素熔融溫度和時間熔融溫度和時間熔體溫度熔體溫度晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸熔融時間熔融時間晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸冷卻速率冷卻速率速度慢速度慢驟冷驟冷加工剪切應力加工剪切應力成核劑成核劑生成大球

6、晶生成大球晶嚴重嚴重“皮心皮心”結構結構晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸一般采用一般采用中等中等降溫速率降溫速率在在PP中易形成大球晶，對性能不中易形成大球晶，對性能不利利？2.2 聚丙烯的性能4、耐化學藥品性能5、電性能6、環(huán)境性能7、加工性能物理性能物理性能PP是所有樹脂中最輕的品種之一，密度為0.90 0.91 g / cm3 ,僅大于聚4 - 甲基 -1-戊烯。吸水率低，僅為0.010.04。PP中晶相與非晶的密度分別為0.94和0.85，其差值較小，因此與PE相比PP具有較好的透明性透明性，而茂金屬PP（ mPP ）的透明度可達96，能與PET和PS相媲美. 力學性能

7、力學性能 強度、硬度和剛性明顯高于強度、硬度和剛性明顯高于PE； 具有優(yōu)良的耐彎折疲勞性能；具有優(yōu)良的耐彎折疲勞性能； 抗沖擊性能、特別是低溫抗沖擊性差?？箾_擊性能、特別是低溫抗沖擊性差。 等規(guī)度和分子量（等規(guī)度和分子量（MFI）對性能有很大影響。）對性能有很大影響。 等規(guī)度增大等規(guī)度增大，強度、剛度、硬度提高、抗沖擊性下降。，強度、剛度、硬度提高、抗沖擊性下降。 分子量增大分子量增大（MFI減?。?，強度、剛度、硬度降低、減?。?，強度、剛度、硬度降低、抗沖擊性能提高?？箾_擊性能提高。 結晶度提高結晶度提高剛度、硬度、強度、耐熱性、剛度、硬度、強度、耐熱性、耐溶劑、氣液阻隔性能耐溶劑、氣液阻隔性

8、能提高提高。韌性、抗沖擊性和透明度韌性、抗沖擊性和透明度下降下降。n大尺寸球晶對性能不利大尺寸球晶對性能不利：斷裂伸長、韌性、抗沖擊：斷裂伸長、韌性、抗沖擊性下降、透明度下降。性下降、透明度下降。耐熱性能 PP的結晶熔化溫度為164176，具有良好的耐熱性能，其制品能在100以上使用。PP的耐熱性能可用維卡軟化點和熱變形溫度來衡量，隨著MI的增大，二者均增加，這顯然是結晶度的變化引起的。熱變形溫度（HDT）：塑料試樣在靜彎曲負荷作用下，浸入一種等速升溫的液體(或空氣)傳熱介質(zhì)中，當試樣受熱變形，變形量達到一定時的溫度。維卡溫度(維卡軟化溫度），是指測定高分子材料在合適的液體傳熱介質(zhì)中，在一定的

9、負荷、一定的等速升溫條件下，試樣被1毫米2壓針頭壓入1毫米時的溫度。低溫脆性 PP的玻璃化溫度 一般認為是-10左右,在0以下PP易變脆,沖擊強度急劇下降。低溫脆性可用脆化溫度（脆化點）來表示。等規(guī)度IIP對脆化溫度的影響不大，但MI的影響較大，隨MI的增大，脆化溫度迅速升高，等規(guī)度高的更為明顯。耐應力開裂性 對于對于PP，不同試劑產(chǎn)生應力開裂的方式不一樣，如，不同試劑產(chǎn)生應力開裂的方式不一樣，如乙二醇、蓖麻油和表面活性劑是乙二醇、蓖麻油和表面活性劑是PP強的應力開裂劑；強的應力開裂劑；強氧化性的硫酸、硝酸和鉻酸等可能使強氧化性的硫酸、硝酸和鉻酸等可能使PP降解而產(chǎn)降解而產(chǎn)生應力開裂；在受熱受

10、力作用時，生應力開裂；在受熱受力作用時，PP表面熱氧化作表面熱氧化作用加劇，使分子量下降而產(chǎn)生應力開裂，這種現(xiàn)象用加劇，使分子量下降而產(chǎn)生應力開裂，這種現(xiàn)象稱為熱應力脆化。稱為熱應力脆化。PP比比PE有較好的耐應力開裂性，有較好的耐應力開裂性，其分子量越大，耐應力開裂性能越好。其分子量越大，耐應力開裂性能越好。PP共聚物的共聚物的耐應力開裂性優(yōu)于均聚物。耐應力開裂性優(yōu)于均聚物。耐化學試劑性能 由于由于PP中中存在叔碳原子存在叔碳原子，當曝露在大氣中，尤其是在受，當曝露在大氣中，尤其是在受到光（主要是紫外線）和熱的作用下到光（主要是紫外線）和熱的作用下，容易被氧化容易被氧化，大，大分子鏈產(chǎn)生斷裂

11、介質(zhì)侵蝕。無機酸堿鹽的溶液，除具有分子鏈產(chǎn)生斷裂介質(zhì)侵蝕。無機酸堿鹽的溶液，除具有強氧化性的外，對強氧化性的外，對PP幾乎無破壞作用。幾乎無破壞作用。 PP的氧化老化過程是按的氧化老化過程是按自由基連鎖反應機理自由基連鎖反應機理進行的，進行的，在大氣中的氧氣、光和熱的作用下，在大氣中的氧氣、光和熱的作用下，PP大分子斷裂生成大分子斷裂生成活潑的自由基，這些自由基進一步引起大分子鏈斷裂，活潑的自由基，這些自由基進一步引起大分子鏈斷裂，最后導致最后導致PP材料性能全面下降。材料性能全面下降。電性能電性能 PP是非極性聚合物，吸濕性小，因此是非極性聚合物，吸濕性小，因此PP具具有優(yōu)良的電性能，且?guī)缀?/p>

12、不受環(huán)境濕度變有優(yōu)良的電性能，且?guī)缀醪皇墉h(huán)境濕度變化的影響。化的影響。PP的介電常數(shù)和介電損耗角正的介電常數(shù)和介電損耗角正切都小，基本上不隨溫度、濕度和頻率的切都小，基本上不隨溫度、濕度和頻率的變化而變化，可作高頻絕緣材料變化而變化，可作高頻絕緣材料2.3 聚丙烯的加工性能加工特性加工特性 PP吸水率低，加工前不必干燥；吸水率低，加工前不必干燥； PP的熔體黏度對剪切速率和溫度都敏感；的熔體黏度對剪切速率和溫度都敏感；但對剪切速率更敏感。但對剪切速率更敏感。 PP受熱受熱易氧易氧化化(?)：叔碳原子的氫易被氧化叔碳原子的氫易被氧化nPP成型成型收縮率大收縮率大，在加工中，在加工中分子易取向分子

13、易取向；nPP具有具有缺口敏感性缺口敏感性：加工時加工時應注意：應注意：加入抗氧加入抗氧劑；劑；減少受熱時減少受熱時間；間；受熱時避免與氧接受熱時避免與氧接觸；觸；避免與避免與Cu接接觸觸nPP易成型易成型：擠出與注：擠出與注射成型最射成型最常用。常用。2.4 聚丙烯的改性聚丙烯的改性PP的的改改性性方方法法填充填充：粉末狀礦物填粉末狀礦物填料填充料填充PP增強：增強：用玻璃纖維增用玻璃纖維增強強PP共聚共聚：與：與乙烯共聚乙烯共聚無規(guī)共聚無規(guī)共聚嵌段共聚嵌段共聚共混共混：PP合金合金與與HDPE共混共混與與EPR(乙丙橡膠）和乙丙橡膠）和TPE共混共混與聚酰胺共混與聚酰胺共混增韌、提高耐寒性

14、；增韌、提高耐寒性；但強度和耐熱性降但強度和耐熱性降低低增韌、提高耐熱、增韌、提高耐熱、耐磨和強度。耐磨和強度。提高耐熱性、剛度、硬度；降低提高耐熱性、剛度、硬度；降低收縮和熱膨脹收縮和熱膨脹大幅度提高耐熱性、剛度、硬度；大幅度提高耐熱性、剛度、硬度；降低收縮和熱膨脹；降低收縮和熱膨脹；工程塑料工程塑料2.5 聚丙烯的應用聚丙烯的應用 醫(yī)用消毒器件醫(yī)用消毒器件：注射：注射器、急救箱等器、急救箱等耐水蒸汽耐水蒸汽無毒無毒相對高的強度相對高的強度相對高的耐熱性相對高的耐熱性優(yōu)異的耐腐蝕性優(yōu)異的耐腐蝕性優(yōu)異的電絕緣性優(yōu)異的電絕緣性n食品、藥品包裝食品、藥品包裝和和日日用品用品。n輕載輕載的機械、汽車零的機械、汽車零部件。部件。n耐熱、耐腐蝕的耐熱、耐腐蝕的化工化工管道、容器、閥門配管道、容器、閥門配件等。件等。n電