聚丙烯性质、用途与生产工艺
聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的一种高分子聚合物，英文名称是polypropylene，简写为PP。聚丙烯的生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法、气相法和本体法-气相法组合工艺五大类。聚丙烯最早于1957年由意大利Montecatinl公司实现工业化生产，目前已成为发展速度最快的塑料品种，其产量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，居第三位。
按结构不同，聚丙烯主要可分为等规、间规及无规三类。目前应用最多的主要为等规聚丙烯，用量可占90%以上。无规聚丙烯可用于助剂、黏合剂、改性材料等，作为改性母料的载体，具有黏度大、流动性好、包覆效果优异等特点，由于产量、价格、使 用条件等原因，目前，以无规聚丙烯作为改性母料载体使用的厂家已很少。间规聚丙烯为低结晶聚合物，由茂金属催化剂聚合，最早开发于1988年，属于高弹性热塑材料。间规聚丙烯具有透明、韧性和柔性好等优点，但刚性和硬度只为等规聚丙烯的一半。间规聚丙烯可像乙丙橡胶那样硫化，得到的弹性体的力学性能超过普通橡胶。因价格高，目前间规聚丙烯的应用面不广，但很有发展前途，是聚丙烯树脂的新增长点，也是改性材料的新型合成树脂。
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由于聚合物主链上含有不对称碳原子，从整条链看，甲基在空间有3种不同的排列方式(等规、间规、无规)。为了直观，假设将主链“拉直”(实际上主链是不能完全拉直的，只能呈螺旋状)，键角保持109°28′，并使主链上的碳原子同在一个平面上。此时，甲基全部分布在主链平面一侧的是等规聚丙烯；甲基有规则地交替出现在平面两侧的是间规聚丙烯；甲基分布无规则的是无规聚丙烯。目前产品有等规物、间规物及无规物3种类型，其中等规物产量最大，约占95%。聚丙烯通常为半透明固体，无臭，无味，无毒，相对密度为0.90～0.91，是通用塑料中最轻的一种。由于结构规整，因而熔点高达167℃，耐热，连续使用温度可达110～120℃，在外力作用下，150℃不变形；耐腐蚀，电绝缘性能好。透明性、刚性和强度均比聚乙烯好。但耐老化、耐低温冲击性能差。
图1为聚丙烯分子结构式。
①力学性能 聚丙烯与聚乙烯相比，在强度、刚度和硬度等力学性能方面都比较高，光泽性也好，但在塑料材料中仍属于偏低的。如果需要高强度的场合，可通过选用高结晶聚丙烯或填充、增强聚丙烯等方式实现。聚丙烯的冲击强度与相对分子质量、结 晶度、结晶尺寸等因素有关，对温度的依赖性很大，低温条件下聚丙烯的冲击强度较低。聚丙烯还具有优良的抗弯曲、抗疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。
②电性能 聚丙烯为一种非极性的聚合物，具有优异的电绝缘性能。其电性能基本 不受环境湿度及电场频率改变的影响，是优异的介电材料和电绝缘材料，并可作为高频绝缘材料使用。聚丙烯的耐电弧性很好，在130～180s之间，在塑料材料中属于较高水 平。受聚丙烯低温脆性的影响，其在绝缘领域的应用环境条件远不如聚乙烯和聚氯乙烯，主要用于通信电缆的绝缘和电器外壳。
③热性能 聚丙烯具有良好的耐热性，可在100℃以上使用，轻载下可达120℃，无 载条件下最高连续使用温度可达120℃，短期使用温度150℃。聚丙烯的耐沸水、耐蒸汽 性良好，特别适于制备医用高压消毒制品。聚丙烯的热导率约为0.15～0.24W/(m·K)， 小于聚乙烯热导率，是很好的绝热保温材料。
④耐化学药品性 聚丙烯是非极性结晶性的烷烃类聚合物，具有良好的耐化学腐蚀性。在室温下不溶于任何溶剂，但可在某些溶剂中发生溶胀。聚丙烯可耐除强氧化剂、浓硫酸以及浓硝酸等以外的酸、碱、盐及大多数有机溶剂(如醇、酚、醛、酮及大多数羧酸等)的腐蚀。同时，聚丙烯还具有很好的耐环境应力开裂性，但芳香烃、氯代烃会使其溶胀，高温时更显著。聚丙烯在高温下还可溶于四氯化萘、十氢化萘以及 1，2，4-三氯代苯等。
⑤环境性能 聚丙烯的耐候性差，叔碳原子上的氢易被氧化，对紫外线很敏感，在氧化和紫外线作用下易降解。未加稳定剂的聚丙烯，在室内放置4个月性能就急剧变坏，经150℃、0.5～3.0h高温老化或在大气中12天暴晒就发脆。因此聚丙烯树脂中必须加入抗氧剂和光稳定剂。在有铜存在时，聚丙烯的氧化降解速度会成百倍加快，此时需要加入铜类抑制剂，如亚水杨基乙二胺、苯甲酰肼或苯并三唑等。
图2为聚丙烯的主要性能指标。
聚丙烯的工业生产方法有溶剂法(又称泥浆法)、本体法和气相法。我国以溶剂法为主，该法是将纯度为99%以上的丙烯(有时根据需要加入其他共聚体)在烷烃类溶剂(如汽油、己烷、庚烷等)中，以三氯化钛为催化剂，一氯二乙基铝为活化剂，氢气为分子量调节剂，于50℃，1MPa下连续聚合。将所得的溶剂一聚丙烯浆状悬浮液连续送入闪蒸装置，从顶部分出未反应的丙烯和部分溶剂后，用甲醇在80～85℃下进行酯化反应以破坏残存的催化剂。再经中和、洗涤、分离、干燥、挤出造粒，即得乳白色半透明的颗粒状产品。
本体法不需要其他溶剂，在70℃，3MPa的条件下以液体丙烯进行聚合，丙烯转化率可达95%。
气相法则是将丙烯以气体状态送入反应器，在齐格勒—纳塔催化剂催化下制得聚丙烯。这两种方法由于工艺流程短、能耗低而得到迅速发展。
聚丙烯的加工性能优良，可以采用多种加工方法生产出不同的制品用于各种用途。聚丙烯的注塑制品用量很大，一般的日用品以普通聚丙烯为主。在汽车、家电、工业零部件等方面，聚丙烯或改性聚丙烯用量较多，如汽车保险杠、轮壳罩用增韧聚丙烯，而仪表盘、方向盘、风扇叶、手柄等用增强聚丙烯。
聚丙烯的挤出成型制品也很多，其中用量最大的是纤维和丝类，这主要是由于聚丙烯具有良好的力学性能、耐磨性、耐化学腐蚀性以及价格低廉。聚丙烯的丝及纤维制品主要包括单丝、扁丝和纤维等。单丝的密度小、韧性好、耐磨性好，适于生产绳索和渔网等。扁丝拉伸强度高，适于生产编织袋，可用于包装化肥、水泥、粮食及化工原料 等，还可用于生产编织布，制作宣传品及防雨布。纤维可广泛用于生产地毯、毛毯、衣料、人造草坪、滤布、无纺布及窗帘等。聚丙烯的挤出制品还可用来生产薄膜。经过双向拉伸的薄膜可改善聚丙烯的强度及透明性，可用作打字机带、香烟包装膜、食品袋等。另外，聚丙烯挤出制品还可用于管材、片材、窄带、撕裂膜、打包带等。
聚丙烯的中空制品具有很好的透明性、力学性能及湿气阻隔性，可用作洗涤剂、化妆品、药品、液体燃料及化学试剂等的包装容器。
聚丙烯是生产改性母料的主要合成树脂，最早北京塑料工业公司的技术人员利用燕 山石化生产等规聚丙烯的副产物——无规聚丙烯 (APP)，加入重质碳酸钙及相关助剂， 生产成填充改性母料，用于聚丙烯类产品中，如扁丝、打包带等，可改善产品印刷效 果，降低制品收缩率，提高经济效益。更重要的是解决了石化厂的副产物处理途径，为无规聚丙烯找到了应用领域，有效地提高了产品应用价值。
随着合成树脂的生产工艺不断改进，聚丙烯的等规度提高，而无规聚丙烯的产量和质量也相应下降，特别是填充改性母料的应用范围和生产量发展很快，已很少有厂家采用无规聚丙烯作为母料的载体。目前，填充改性母料的载体树脂以等规聚丙烯占主要份额，小本体法生产的粉状聚丙烯又占据了载体树脂的重要地位。
化学性质
白色粉末。 溶于二甲基甲酰胺或硫氰酸盐等溶剂。
用途
用于注塑成型、挤出成型、制成各种制品及多种纤维、窄带和薄膜等
用途
用于纺织、编织
用途
用于生产空调室外机罩壳、啤酒箱、高速公路遮光板等长期在户外使用的塑料部件
用途
注塑成型 (Injection molding)
吹塑成型(Blow-molding)
薄膜(Film)
纤维(Textile/Yarn)
用途
用于聚丙烯纤维及塑料电器件的阻燃
用途
用于电冰箱、空调、电视、机械等工业部门制造各种零部件
用途
可用于给水、排水的冷、热水管管材及管件的制造，具有强度高、耐蠕变性好、耐湿热老化性能优良等特点
用途
用作涂料、塑料加工助剂
用途
用于生产挤压膜、复合膜塑料制品
用途
用于烟用过滤嘴丝束上油
用途
用于生产电器、电讯、灯饰、照明设备及电视机的阻燃零部件
用途
用于轿车的保险杠、仪表板、暖风机壳、防擦条、蓄电池壳、门内板等装饰件
用途
用于电子、电器、仪表、家电、轻工、化工纺织、汽车机械等
用途
用于轻工部门生产增强聚丙烯制品
用途
用作进一步加工聚丙烯粒料和制品的原料
用途
丙纶生产的专用油剂，对纤维有平滑、集束、抗静电等作用，用于丙纶复丝、变形丝及异质丝的生产
用途
用于汽车内外饰件、发动机风扇、机械配件、纺织器材、电子电器零件等
用途
可用于棉纺、毛纺，制人造毛布、地毯、无纺布等
用途
用于制降落伞、渔网、滤布、绳索、工作服、衣料、绒毯、人造毛皮等
用途
主要用于各种长、短丙纶纤维的生产
用途
用于生产聚丙烯编织袋、打包袋、注塑制品等
聚丙烯
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