當我決定做塑料
我開始關注艾邦高分子
|
什么是PP? PP聚丙烯是最常見的塑料之一，聚丙烯(PP)屬于熱塑性樹脂，是五大通用樹脂之一。外觀為白色粒料，無味、無毒，由于晶體結構規整，具備易加工、抗沖擊強度、抗撓曲性以及電絕緣性好等優點，在汽車工業、家用電器、電子、包裝及建材家具等方面具有廣泛的應用。 |
▎PP的結構特點決定了其五大特性：
(1)它的分子結構與聚乙烯相似，但是碳鏈上相間的碳原子帶有一個甲基(–CH3)。
(2)通常為半透明無色固體，無臭無毒。
(3)由于結構規整而高度結晶化，故熔點高達167℃，耐熱且制品可用蒸汽消毒是其突出優點。
(4)密度0.90g/cm3，是最輕的通用塑料(10955, -50.00, -0.45%)。
(5)耐腐蝕，抗張強度30MPa，強度、剛性和透明性都比聚乙烯好。
而PP也有自己的缺點：耐低溫沖擊性差，較易老化；因此一般需要通過改性予以克服。
圖 PP應用于餐具
PP的分類
PP可以有多種分類：
按甲基(-CH3)的空間位置：分為等規、間規和無規三類；
按聚合工藝：等規聚丙烯的聚合可以分為泥漿法、本體法、溶液法和氣相法等幾種方法；
按用途：可以分為扁絲(窄帶)、纖維、薄膜、擠塑、吹塑、注塑等級別；
按單體：種類分為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯。
1.按甲基位置分類
按聚丙烯分子中甲基(-CH3)的空間位置不同分為等規、間規和無規三類。
(1)等規聚丙烯(全同立構聚丙烯)，英文縮寫為IPP。
從立體化學來看，IPP分子中每個含甲基(-CH3)的碳原子都有相同的構型，即如果把主鏈拉伸(實際呈線團狀)，使主鏈的碳原子排列在主平面內，則所有的甲基(-CH3)都排列在主平面的同一側。
圖 等規聚丙烯分子結構式
我國各石化企業生產的均聚聚丙烯都屬于等規聚丙烯，基本性能如前所述，典型產品如獨山子石化的S1003，揚子石化的F401，齊魯石化的T30S等。
(2)間規聚丙烯，英文縮寫為SPP。
從立體化學來看，SPP分子中含有甲基(-CH3)的碳原子分為兩種不同構型且交替排列，如把主鏈拉伸，使主鏈的碳原子排列在主平面內，則所有的甲基(-CH3)交替排列在主平面的兩側。SPP是高彈性的熱塑性塑料，有良好的拉伸強度，它可以像乙丙橡膠(15480, -185.00, -1.18%)那樣進行硫化成為彈性體，機械性能優于一般不飽和橡膠。
圖 間規聚丙烯分子結構式
(3)無規聚丙烯，英文縮寫為APP。
從立體化學來看，APP主鏈上所連甲基(-CH3)在主平面上下兩方呈無規則排列。APP曾是碳酸鈣填充母料的載體樹脂的主要原料，其原因是它作為IPP生產過程中的副產物，作為技術輸出的外國公司認為它沒有應用價值，只有焚燒處之，是我國的科技人員將其用于制作碳酸鈣填充母料。
圖 無規聚丙烯分子結構式
在八十年代初期，APP母料曾紅極一時，為當時合成樹脂原料奇缺的塑料工業帶來巨大經濟效益。后來北京燕山石化技術改造，改變了聚丙烯生產工藝，副產物APP的來源枯竭，碳酸鈣填充母料用的載體樹脂轉向其它高分子材料，但APP作為一種聚合物，仍然有其自己的獨特之處，至今仍有一些進口的APP在許多領域使用，這些APP已不再是IPP生產過程中的副產物，而是特殊工藝制造出的真正意義上的無規聚丙烯。
純APP為典型的非晶態高分子材料，內聚力較小，玻璃(1302, 18.00,1.40%)化溫度低，常溫下呈橡膠狀態，而高于50℃時即可緩慢流動。
2.按聚合工藝分類
按聚合工藝，等規聚丙烯的聚合可以分為泥漿法、本體法、溶液法和氣相法等幾種方法。目前氣相法由于聚合物以固態粒子形式存在，沒有溶劑參與，也不必脫出催化劑殘渣，故以占據主導地位。
具有我國自主知識產權的液相本體法聚合而成的聚丙烯產品為粉狀，俗稱小本體聚丙烯或稱粉狀聚丙烯，它是以煉油廠尾氣中提取的丙烯為原料聚合而成的。目前全國共有六十多套小本體裝置，年產量少則幾千噸，多則幾萬噸。由于直接以粉狀產品出售，沒有加入抗氧劑等助劑，故存放時間受到限制。
我國已制定該種聚丙烯樹脂的行業標準Q/SHC001-1999粉狀聚丙烯的分子量分布往往比較寬，由于是一釜一釜間歇操作，樹脂的性能相互之間差別較大，因此在使用時往往僅作為部分基體樹脂使用以求降低成本，或者經過改性再加以使用。
3.按用途分類
按用途可以分為扁絲(窄帶)、纖維、薄膜、擠塑、吹塑、注塑等級別。
圖 PP應用于汽車保險桿
4.按單體種類分類
按單體種類分為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，均聚聚丙烯是指在聚丙烯主鏈上只有一種鏈節，而共聚聚丙烯在主鏈上除丙烯鏈節外還分布著其它單體反應后形成的鏈節。共聚聚丙烯在很大程度上可以改變聚丙烯的性能。丙烯和乙烯共聚的聚丙烯又可分為嵌段共聚和無規共聚兩種，其英文縮寫分別為PP-B和PP-R。
圖 PP應用與板材
?PP-B是在單一的丙烯聚合后除去未反應的丙烯，再與乙烯聚合而得到的，實際上是由聚丙烯、聚乙烯和末端嵌段共聚物組成的混合物，它既保持了一定程度的剛性，又提高了聚丙烯的抗沖擊性能，特別是低溫抗沖擊性能，但透明度和光澤度下降明顯。
?PP-R的是將丙烯及乙烯單體混合在一起聚合，在聚合物主鏈上無規則地分布著丙烯單體或乙烯單體反應后的鏈段。乙烯鏈段的存在使共聚物無法結晶，即使乙烯含量很少，也會使聚丙烯的結晶能力大大降低。例如含3%乙烯時，聚丙烯的玻璃化溫度下降11℃，如果用此種聚丙烯為原料制成薄膜，其使用最低溫度可降低10℃左右。
PP-R的特征是結晶度低、透明性好，較之均聚聚丙烯(PP-H)，在同樣的熔體流動速率情況下，PP-R的脆化溫度顯著降低，沖擊強度也有所提高。近年來無規共聚聚丙烯PP-R在熱水給水管道上的應用得到認可，并得以大規模推廣應用。用PP-R制成的管材料輸送70℃的熱水，長期內壓達到1MPa時，使用壽命可達到50年。
圖 R-PP管材
同時由于材料的導熱系數僅為合金鋼管二百分之一，故在輸送熱水時，保溫性能極佳，用于熱水及采暖系統可顯著節能。PP-R管材專用料的著名生產廠商有北歐化工(BOREALIS)、德國赫斯特公司(HOECHST)、奧地利石油公司(PCD)等。
下一期我們會再復習一下聚丙烯的生產工藝與應用，敬請期待。
推薦閱讀：
加入“PP產業鏈交流群”，請加微信：15712009605，備注“PP+您的公司”
閱讀原文，查看PP文章大全
↓↓↓
始發于微信公眾號：艾邦高分子