聚丙烯（PP）作為熱塑塑料聚合物在塑料領(lǐng)域內(nèi)有十分廣泛的應(yīng)用，因所用催化劑和聚合工藝不同，所得聚合物性能，用途也不同。PP有很多有用的性能，但還缺乏固有的韌性，特別是在低于其玻璃化溫度的條件下。然而，通過(guò)添加沖擊改性劑，可以提高其抗沖擊性能。

1. PP均聚物

聚丙烯（PP）作為熱塑塑料聚合物于1957年開(kāi)始商品化生產(chǎn)，是有規(guī)立構(gòu)聚合物中的第一個(gè)。其歷史意義更體現(xiàn)在，它一直是增長(zhǎng)最快的主要熱塑性塑料，2004年它的全國(guó)總產(chǎn)量達(dá)到300萬(wàn)噸。它在熱塑性塑料領(lǐng)域內(nèi)有十分廣泛的應(yīng)用，特別是在纖維和長(zhǎng)絲、薄膜擠壓、注塑加工等方面。

1.1 化學(xué)和性質(zhì)

PP是在金屬有機(jī)有規(guī)立構(gòu)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(jié)構(gòu)有三種不同類(lèi)型的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)，數(shù)量也不一樣。這三種結(jié)構(gòu)是指等規(guī)聚合物、間規(guī)聚合物和無(wú)規(guī)聚合物。在等規(guī)聚丙烯（最常見(jiàn)的商品形式）中，甲基原子團(tuán)都處在聚合物骨架的同一側(cè)，這一結(jié)構(gòu)很容易形成結(jié)晶態(tài)。等規(guī)形式的結(jié)晶性賦予它良好的抗溶劑和抗熱性能。在前十年期間所用的催化劑技術(shù)使非等規(guī)異構(gòu)體的生成達(dá)到最少程度，消除了對(duì)無(wú)價(jià)值的無(wú)規(guī)組分進(jìn)行分離的必要性，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)步驟。生產(chǎn)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運(yùn)行，它們采用一種液態(tài)飽和烴作為反應(yīng)介質(zhì)。

比較而言，高密度和低密度聚乙烯都有較高的密度，相當(dāng)?shù)偷娜埸c(diǎn)和較低的彎曲模量即剛度。這些性能差異導(dǎo)致了最終用途不同。剛度和易定向性使聚丙烯均聚物適合制作各種纖維和用于延展帶，而它們較高的耐熱性使它們能用于制作硬的高壓容器和器具及汽車(chē)的模塑部件。

影響聚丙烯均聚物的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（簡(jiǎn)稱(chēng)MWD）；有規(guī)立構(gòu)性和助劑。聚丙烯平均分子量范圍從約200 000到 600 000。分子量分布通常用聚合物的重均分子量（）與數(shù)均分子量（）的比值表示， 。該式又稱(chēng)為多分散性指數(shù)。

一個(gè)聚合物的分子量分布對(duì)它的加工性能和最終使用性能有舉足輕重的影響。這是因?yàn)槿廴趹B(tài)的聚丙烯對(duì)剪切敏感，即當(dāng)施加的壓力升高時(shí)，其表觀粘度降低。分子量分布范圍寬的聚丙烯比分布窄的更對(duì)剪切敏感，因而具有寬范圍分子量分布的材料在注塑過(guò)程中更易于加工。某些特定的用途，特別是纖維，則要求窄范圍的分子量分布。分子量分布與催化劑體系和聚合反應(yīng)工藝都有關(guān)系。常用過(guò)氧化物在反應(yīng)器后面的擠壓過(guò)程進(jìn)行化學(xué)裂解，使分子量分布范圍變窄。這一過(guò)程稱(chēng)為控制流變學(xué)（CR）過(guò)程。

與聚乙烯相比較，等規(guī)聚丙烯其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)及螺旋狀晶體導(dǎo)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(jīng)受無(wú)規(guī)的斷鏈作用，導(dǎo)致分子量降低和流速升高。所有的商品級(jí)聚丙烯都含有穩(wěn)定劑，以便在加工時(shí)保護(hù)材料，提供令人滿(mǎn)意的最終使用性能。對(duì)于特別的用途，除了加抗氧劑和紫外線抑制劑外，還須加其它添加劑。例如：在薄膜配方中加入潤(rùn)滑劑和防粘劑，以減少摩擦系數(shù)并防止薄膜自身粘連。在包裝材料中添加抗靜電以消除靜電荷。為了提高透明度或縮短模型周期，則需用成核劑。均聚物樹(shù)脂通常按流速和最終用途分類(lèi)。流速取決于平均分子量和分子量分布兩者。某些特殊用途要求流速高達(dá)400分克／分鐘，而普通商品均聚物的流速則在0.5-50分克／分鐘的范圍以?xún)?nèi)。流速通常是確定加工特性最主要的因素。

1.2 加工和應(yīng)用

聚丙烯極好的流動(dòng)性能和寬范圍的流速，以及其它獨(dú)特的聚合物特性相結(jié)合，使它具有優(yōu)異的加工性能。較低的流速能滿(mǎn)足擠壓帶、帶狀長(zhǎng)絲和單絲等的加工要求，還能使成品有抗張強(qiáng)度和低延伸性，同時(shí)保持足夠的橫向完整性，使卷絲機(jī)導(dǎo)向裝置上的劈裂和粉塵飛揚(yáng)的情況達(dá)到最低程度。為了抵消它們特有的低橫向強(qiáng)度和斷裂傾向（原纖化），定向程度更高的薄膜到纖維產(chǎn)品，如：粗纖度紡織品、細(xì)繩和繩子，通常要求流速在7～20的范圍內(nèi)。含有發(fā)泡劑的裝飾帶條產(chǎn)品是由流速接近于10的聚丙烯擠壓而成的，這樣才能使熔體強(qiáng)度和定向能力達(dá)到適當(dāng)?shù)木狻＿@種聚合物經(jīng)中等程度的定向，能產(chǎn)生光滑的類(lèi)似緞?dòng)谝粯拥谋砻嫘Чa(chǎn)品有足夠的橫向強(qiáng)度可以延緩斷裂。非織布和多絲產(chǎn)品的擠壓需要一種低粘度、自由流動(dòng)的材料，因此，流速極高的聚丙烯用于這些用途。

澆鑄PP薄膜大量用于繪圖藝術(shù)品方面。另外，薄膜可以雙軸取向和熱變定，使具有極好的機(jī)械性能和熱性能，應(yīng)用于各種性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(qiáng)度。當(dāng)使用PP擠塑型材時(shí)，較低的流速加工性能總是要好些。型材擠壓通常限于較小的截面以便能用水急冷保證產(chǎn)品具有足夠的韌度。PP還可以擠塑成管狀產(chǎn)品，如飲料吸管和飲用水管。PP在線纜涂層方面也有用途。

在用量方面僅次于擠塑的注塑加工很適應(yīng)聚丙烯的特性。PP良好的流動(dòng)性能和強(qiáng)韌機(jī)械特性，被利用來(lái)生產(chǎn)許多種不同類(lèi)型的具有內(nèi)在的強(qiáng)韌機(jī)械性能的產(chǎn)品。良好的加工性能與極好的抗應(yīng)力斷裂性能產(chǎn)生了優(yōu)良的模塑成型的密封罩。一般而言，低流速配方材料用于生產(chǎn)厚壁產(chǎn)品和那些要求韌性的產(chǎn)品。高流速的材料用于生產(chǎn)薄壁部件和要求快速加工的產(chǎn)品。

1.3 市場(chǎng)

PP均聚物可使用各種加工工藝，生產(chǎn)范圍很寬的產(chǎn)品。

擠塑制品是消耗PP的最大市場(chǎng)，而紡織纖維和單絲又是其中最大的部分。長(zhǎng)期以來(lái)，PP一直是制造纖維的主要原料，這是因?yàn)樗闹芰Α⒛湍p、耐化學(xué)品性能以及有利的經(jīng)濟(jì)條件。定向和非定向薄膜占據(jù)擠塑制品市場(chǎng)的第二大份額，并且是繼續(xù)保持增長(zhǎng)的領(lǐng)域。

接下來(lái)，注塑品是PP均聚物的第二大市場(chǎng)，包括容器、密封器、汽車(chē)方面的應(yīng)用、家庭用品、玩具及其它許多消費(fèi)品和工業(yè)方面的最終用途。許多吹塑容器選用聚丙烯，是因?yàn)樗牧己玫母舫毙阅芎妥銐虻那迤愣取ｈb于對(duì)未來(lái)塑料制品的新需求，PP均聚物將繼續(xù)保持增長(zhǎng)。良好的經(jīng)濟(jì)方面的條件、良好的機(jī)械性能以及重量輕、著色能力強(qiáng)和易于加工等特性，將使PP繼續(xù)成為本世紀(jì)眾多應(yīng)用領(lǐng)域的首選材料。

2.抗沖擊型PP共聚物

PP有很多有用的性能，但還缺乏固有的韌性，特別是在低于其玻璃化溫度的條件下.然而，通過(guò)添加沖擊改性劑，可以提高其抗沖擊性能。傳統(tǒng)改良性為彈性體，通常為乙丙橡膠。普遍認(rèn)為，遍布于半結(jié)晶態(tài)聚丙烯基體內(nèi)的橡膠粒子，能在界面上形成許多應(yīng)力集中點(diǎn)，防止局部形變，和斷裂擴(kuò)展。抗沖擊改性劑一直是在共混時(shí)添加進(jìn)去的，最近，彈性體組分的現(xiàn)場(chǎng)合成已經(jīng)具有商業(yè)重要性。而且，正在宣傳用一種新系列的沖擊改性劑來(lái)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(bǔ)了極低密度聚乙烯和傳統(tǒng)乙丙彈性體之間的空白。

2.1 化學(xué)和性能

等規(guī)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(yīng)器中合成的，或是預(yù)先購(gòu)買(mǎi)，然后在擠壓機(jī)內(nèi)與PP均聚物共混。生成的抗沖擊聚丙烯經(jīng)粒化后出售。現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的抗沖擊PP共聚物，可以通過(guò)選用合適的催化劑組成及反應(yīng)器條件，來(lái)精確地控制其重要的性能。催化劑組成和反應(yīng)器條件決定基體樹(shù)脂的結(jié)晶度、橡膠組分的組成和數(shù)量及總體分子量分布。

抗沖擊PP是最輕的熱塑性塑料之一，其密度低于1，每磅產(chǎn)品的價(jià)格低于PET、PBT、高抗沖擊聚苯乙烯和ABS。按比容計(jì)，抗沖擊PP的單位體積成本低于上述那些樹(shù)脂和聚氯乙烯（PVC）。僅有HDPE在這方面堪與匹敵。抗沖擊型PP通常在適中的溫度下加工，范圍為350～550°F。抗沖擊聚丙烯共聚物具有廣譜的熔體流動(dòng)速率，通常范圍為從小于1到約30。具有最高熔體流動(dòng)速率的樹(shù)脂，通常是由熔體流動(dòng)速率較低的材料“減粘裂化”制得。也就是對(duì)從反應(yīng)器出來(lái)后的材料進(jìn)行一步反應(yīng)，降低平均分子量，從而制得熔體流速更高的產(chǎn)品。抗沖擊聚丙烯共聚物對(duì)化學(xué)品和環(huán)境應(yīng)力斷裂有很高的抵抗力。經(jīng)處理后，材料可具備優(yōu)良的懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度和較低的加納爾沖擊性能。懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度范圍在0.5到大于15英尺·磅／英寸；在-40°F下，加納爾沖擊強(qiáng)度范圍為15到300英寸·磅以上。

橡膠組分為聚丙烯提供了沖擊強(qiáng)度，卻使抗沖擊聚丙烯相對(duì)于均聚物而言，降低了剛度和熱變形溫度。加填料的抗沖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。云母、滑石和碳酸鈣。這些聚合物的最終用戶(hù)應(yīng)該知道對(duì)每一種規(guī)格的產(chǎn)品，在不同的熔化強(qiáng)度、熔體流速、剛度和熱變形溫度之間需作出權(quán)衡。

2.2 用途

抗沖擊聚丙烯的主要商業(yè)用途是用在汽車(chē)、家用品、器具中的注塑件。它的抗沖擊能力、低密度、著色能力和加工性能使它成為理想的材料。具有較高熔體流速的中等抗沖擊樹(shù)脂品級(jí)有較高的流動(dòng)性能，這個(gè)特點(diǎn)在注塑大型部件如：汽車(chē)面板時(shí)特別有用。

高抗沖擊能力具有較低熔體流速的樹(shù)脂（一般小于2），可以轉(zhuǎn)化成抗穿刺性極好的薄膜，這種薄膜的抗沖擊能力和耐蒸汽殺菌能力，適合做一次性醫(yī)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(chē)工業(yè)中的護(hù)板和汽車(chē)車(chē)尾行李箱襯里。彈性體組分改良聚丙烯抗沖擊性能的機(jī)理，在材料受沖擊時(shí)，可誘導(dǎo)應(yīng)力白化。大多數(shù)用途是以彈性組分在聚丙烯基體中的分散度為基礎(chǔ)的。基于與此相反的概念，正在開(kāi)發(fā)新型的保險(xiǎn)杠。其結(jié)果是形成了一個(gè)分子復(fù)合結(jié)構(gòu)。

注釋

聚丙烯 丙烯的聚合物 英文名稱(chēng)polypropylene縮寫(xiě)PP均聚物 由一種單體聚合而成的聚合物稱(chēng)為均聚物。

高分子 高分子就是那些分子量特別大的物質(zhì)。常見(jiàn)的分子,我們稱(chēng)它們?yōu)樾》肿?一般由幾個(gè)或幾十個(gè)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于1萬(wàn)。高分子物質(zhì)的分子一般由幾千、幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)個(gè)原子組成，它的分子量也就是幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)、甚至以?xún)|來(lái)計(jì)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，棉花等都屬于天然高分子。人工合成高分子主要包括：化學(xué)纖維、合成橡膠和合成樹(shù)脂(塑料)，也稱(chēng)為三大合成材料。此外，大多數(shù)涂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(chēng)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(jìn)行的聚合稱(chēng)為共聚，共聚得到的產(chǎn)物即為共聚物。分嵌段共聚物、接枝共聚物、無(wú)規(guī)共聚物、有規(guī)共聚物等。

標(biāo)簽：什么聚丙烯組成