新材料行业——改性工程塑料

培 训 教 程—(4)聚丙烯——极具应用前景的 热塑性塑料芜湖 新材料有限公司WUHU NIOUMAITE NewMaterialTechnologyCentre

聚丙烯英文名称：Polypropylene分子式：(C3H6)n 结构式：_ [CH-CH2]_ n

简称：PP

CH3

合成聚丙烯反应式：

n CH=CH2CH3

催化剂

_

[CH-CH2] CH3

_

n

聚丙烯的应用聚丙烯净水器滤芯 聚丙烯器皿

聚丙烯颗粒

聚丙烯纤维 PP叶轮

聚丙烯波纹管

改 性 聚 丙 烯

汽车保险杠

汽车仪表板

汽车外饰件

聚丙烯的结构与性质聚丙烯是一种热塑性树脂，是以金属有机有规立构催化 剂(Ziegler-Natta型),使丙烯单体在控制的温度和压力条 件下合成的。因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的 分子结构有三种不同类型的立体化学结构。 等规聚合物 三种不同类型的立体化学结构为

间规聚合物无规聚合物

工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与 少量乙烯的共聚物在内。_

[CH-CH ] [CH2-CH2] n CH3

_ _ 2 m

_

等规聚合物(IPP):(isoTaetic polyPropylene) 甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯

在等规聚丙烯中，甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧，这一结构 很容易形成结晶态，结晶度高，占PP产量的95%。等规形式的结晶性赋予 它良好的抗溶解和抗热性能。 现在所用的催化剂技术使得丙烯聚合时非等规异构体的量达到最少程度， 消除了对无价值的无规聚合物组分进行分离的必要性，简化了生产步骤。

间规聚合物(SPP):(syNdiotatic Polypropylene) 甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。

特点：结晶度低看，目前产量少，间规聚丙烯为高弹热塑性 材料，它有良好的拉伸强度，也可以象乙丙橡胶一样 进行硫化。

无规聚合物(APP):(atACtIC PolyPropylene) 甲基无序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯；

无规聚丙烯，是生产聚丙烯(等规聚丙烯)的副产物，为粘稠物。 平均相对分子质量范围为3000-10000。有时可高达几万。 物理性质： 纯APP由于分子量小，结构不规整，内聚力较小，为典型的非晶态高 分子材料， 玻璃化温度低，常温下呈橡胶状态，室温下为无定形微带粘性的白色 蜡状固体，而高于50℃时即可缓慢流动。 200 ℃开始分解； 溶于烷烃、芳烃和酯类等有机溶剂，不溶乙醇、丙酮和水。 机械性能和耐热性较差，不能直接用做塑料。

无规聚合物的应用(1)用于APP(塑性体)改性沥青以及改性沥青防水卷材生产： 特点：改性沥青制品的高温优越性。用它们改性的制品应用范围广，

利用率较高，改变了制成品在高温下抗流延性、低温下的龟裂，提高了沥青自身的曲挠性、韧性和内聚力。 (2)

、用于APP填充母料： 无规聚丙烯中混入一定量的碳酸钙制成的APP填充母料在聚丙烯、聚 乙烯和聚氯乙烯的加工中都能起很好的作用，添加量一般可达20%左右。 提高了被填充塑料的塑性、韧性和弹性，又降低丁生产成本。 用APP填充母料作填充剂的聚丙烯可以用来生产打包带、撕裂薄膜、 扁丝、编织袋、周转箱、中空容器等。 (3)、用于生产热熔胶、改性涂料、橡塑、密封材料、纸张包装及 电子绝缘材料等。

APP 曾是碳酸钙填充母料的载体树脂的主要原料，其原因是它作 为IPP生产过程中的副产物，作为技术输出的外国公司认为它没有应用 价值，只有焚烧处之，是我国的科技人员将其用于制作碳酸钙填充母 料，在八十年代初期，APP母料曾红极一时，为当时合成树脂原料奇 缺的塑料工业带来巨大经济效益。后来北京燕山石化技术改造，改变 了聚丙烯生产工艺，副产物APP的来源枯竭，碳酸钙填充母料用的载 体树脂转向其它高分子材料，但APP作为一种聚合物，仍然有其自己 的独特之处，至今仍有一些进口的APP在许多领域使用，这些APP已 不再是IPP生产过程中的副产物，而是特殊工艺制造出的真正意义上的 无规聚丙烯。 纯APP为典型的非晶态高分子材料，内聚力较小，玻璃化温度低， 常温下呈橡胶状态，而高于50℃时即可缓慢流动。

齐格勒-纳塔催化剂主催化剂: TiCl4、TiCl3、VOCl3等 齐格勒-纳塔催化剂(Ⅳ~Ⅶ族过渡金属化合物)

助催化剂: AlR2Cl、AlR3、RLi、R2Mg等(Ⅰ~Ⅲ族金属有机化合物)

齐格勒-纳塔催化剂是一大类催化剂的总称,主要用于α-烯烃的有规 立构聚合，但也常用于二烯烃和环烯烃等的有规立构聚合。金属有机有规立构催化剂(Ziegler-Natta型):

δ-TiCl3-(C2H5)2AlCl或TiCl3-(C2H5)3Al(效率300~900克聚丙烯/克TiCl3)

PP均聚物简称PPH,是单一丙烯单体的聚合物。PP共聚物， 简称PPC,是丙烯单体与乙烯单体的共聚物；按照乙烯单体在分子链上的分布方式，共聚PP可以分为无规共聚物 (PPR)和嵌段共聚物(PPB)两种。 等规聚合物(IPP)

均聚PPH聚丙烯PP 共聚PPC

间规聚合物(SPP)无规聚合物(APP)

无规共聚物(PPR)嵌段共聚物(PPB)

无规共聚： ABAABABBAAABABBAAA 两种高分子无规则地平行联结地排列改变了结构单元的相互作用， 也改变了分子间的相互作用，因此在溶液性质、结晶性质、力学性质方 面和均聚物有明显不同。

嵌段共聚： AAAAAABBBBBAAABBBBAAAAA 接枝共聚：

支链型高分子

梳型共聚物

星型共聚物

树状高分子

无规共聚物(PPR)的意义由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此许 多商业的PP材料是加入 1~4%乙烯的无规

则共聚物或更高比 率乙烯含量的嵌段式共聚物。 无规共聚物(PPR)材料特点：

1、较低的热扭曲温度(100℃); 2、低透明度；低光泽度；低刚性；更强的抗冲击强度； 3、强度随着乙烯含量的增加而增大。 4、维卡软化温度为150℃。 5、结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好， 不存在环境应力开裂问题。

维卡软化温度(Vicat Softening Temperature):是将热塑性塑料放于液体传热介质中，在一定的负荷和一定的等速升温条件下，试样被1平方毫 米的压针头压入1毫米时的温度，对应的国标是GB1633-79(目前已被 GB/T 1633-2000所代替); 维卡软化温度的意义：是评价材料耐热性能，反映制品在受热条件 下物理力学性能的指标之一。材料的维卡软化温度虽不能直接用于评价 材料的实际使用温度，但可以用来指导材料的质量控制。维卡软化温度与材料性能：维卡软化温度越高，表明材料受热时的尺寸稳 定性越好，热变形越小，即耐热变形能力越好，刚性越大，模量越高。

热变形维卡温度测定仪

PP- R(无规共聚物)的结构与特点PP- R是将丙烯及乙烯单体混合在一起聚合，在聚合物主链上无规 则地分布着丙烯单体或乙烯单体反应后的链段。乙烯链段的存在使共 聚物无法结晶，即使乙烯含量很少，也会使聚丙烯的结晶能力大大降 低。 例如含3%乙烯时，聚丙烯的玻璃化温度下降11℃,如果用此种聚 丙烯为原料制成薄膜，其使用最低温度可降低10℃左右。 PP-R的特征：【与均聚聚丙烯(PP-H)比较】 1、结晶度低、透明性好，; 2、脆化温度显著降低； 3、抗冲击强度提高。

PP-R的应用：用于热水管道及采暖系统，节能显著。由于材料的导热系数仅为合金钢管二百分之一，输送热水时，保温 性能极佳。PP-R制成的管材料输送70℃的热水，长期内压达到1*MPa 时，使用寿命可达到50年。在热水给水管道上的应用得以大规模推广。*MPA是压强单位；兆帕斯卡. 1标准大气压=0.1MPa=760mmHG水银柱. =1.03323kg/cm2.的压力. 1MPA=10大气压力=10.3323kg/cm2.