第二章聚丙烯pp

第二章热塑性塑料(PP)第二节聚丙烯（PP）2.1聚丙烯的结构（重点）2.2聚丙烯的性能(重点）2.3聚丙烯的应用2.4聚丙烯的改性2.1聚丙烯概述一定义聚丙烯是丙烯的聚合产物。聚合产物。英文：polypropylene,缩写为PP。nCH2=CH-CH3CH2CHCH3n无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体，密度小。二PP的聚合Zieglar-Natta催化剂催化的阴离子配位聚合制成等规PP。该反应的副产物是无规PP。2020/3/1542.2聚丙烯的结构•线性结构•结构式：存在等规、间规、无规三种立体结构；（如图，P40，图2-1）结构规整性好，高度结晶性，熔点高，硬度和刚度大，力学性能好无定形材料，强度很低，使用价值小性能介于两者之间，结晶能力较差，硬度刚度小，冲击性能较好CH2CHCH3nPP的三种不同立体构型等规PP：结晶度高，占PP产量的95％。间规PP：结晶度低。目前产量少。无规PP：不结晶，粘稠状物质，不能用做塑料。（Fischer投影图）PE平面锯齿构象，Tg~-125oC等规PP的链构象(与PE对比）2.53ÅPP螺旋构象因甲基的空间位阻，PP分子链较僵硬，Tg～-10oC6.2Å•等规聚丙稀，iPP•无规聚丙稀,aPP•间规聚丙稀，SPP•茂金属聚丙稀，mPP•等规聚丙烯立构规整性的程度是用等规度（或称全同指数立构规整度IIP）来表示的。•等规度就是立构规整聚合物占总聚合物的分数。一般IIP大于90%。•本章主要介绍等规聚丙稀iPP，一般无特殊说明即指等规聚丙稀。等规PP的聚集态和结晶结构1.聚集态特征：等规PP在使用温度范围内是结晶和无定形结构共存。2.等规PP是高度结晶的聚合物：结晶度在50％～80％之间。3.等规PP具有多种不同的结晶结构：α、β、γ和拟六方型4种。α晶型是最常见，热稳定性最好,熔点176oC。4.等规PP结晶结构的密度较小：α，0.936g.cm-3（而PEα型为1.0g.cm-3）。影响等规PP结晶度的分子结构因素（a）等规度（b）分子量（数均～38000～60000)，结晶度等规度增大分子量较低时（MFI大）：结晶度分子量较大时（MFI小）：结晶度不变熔体流动指数等规PP的球晶结构——在PP中易形成大球晶，对性能不利影响球晶结构因素熔融温度和时间熔体温度晶核球晶尺寸熔融时间晶核球晶尺寸冷却速率速度慢骤冷加工剪切应力成核剂生成大球晶严重“皮心”结构晶核球晶尺寸晶核球晶尺寸一般采用中等降温速率在PP中易形成大球晶，对性能不利？2.2聚丙烯的性能4、耐化学药品性能5、电性能6、环境性能7、加工性能物理性能PP是所有树脂中最轻的品种之一，密度为0.90~0.91g/cm3,仅大于聚4-甲基-1-戊烯。吸水率低，仅为0.01～0.04％。PP中晶相与非晶的密度分别为0.94和0.85，其差值较小，因此与PE相比PP具有较好的透明性，而茂金属PP（mPP）的透明度可达96，能与PET和PS相媲美.力学性能•强度、硬度和刚性明显高于PE；•具有优良的耐弯折疲劳性能；•抗冲击性能、特别是低温抗冲击性差。•等规度和分子量（MFI）对性能有很大影响。•等规度增大，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降。•分子量增大（MFI减小），强度、刚度、硬度降低、抗冲击性能提高。•结晶度提高刚度、硬度、强度、耐热性、耐溶剂、气液阻隔性能提高。韧性、抗冲击性和透明度下降。大尺寸球晶对性能不利：断裂伸长、韧性、抗冲击性下降、透明度下降。耐热性能•PP的结晶熔化温度为164~176℃，具有良好的耐热性能，其制品能在100℃以上使用。PP的耐热性能可用维卡软化点和热变形温度来衡量，随着MI的增大，二者均增加，这显然是结晶度的变化引起的。热变形温度（HDT）：塑料试样在静弯曲负荷作用下，浸入一种等速升温的液体(或空气)传热介质中，当试样受热变形，变形量达到一定时的温度。维卡温度(维卡软化温度），是指测定高分子材料在合适的液体传热介质中，在一定的负荷、一定的等速升温条件下，试样被1毫米2压针头压入1毫米时的温度。低温脆性•PP的玻璃化温度一般认为是~-10℃左右,在0℃以下PP易变脆,冲击强度急剧下降。低温脆性可用脆化温度（脆化点）来表示。等规度IIP对脆化温度的影响不大，但MI的影响较大，随MI的增大，脆化温度迅速升高，等规度高的更为明显。耐应力开裂性•对于PP，不同试剂产生应力开裂的方式不一样，如乙二醇、蓖麻油和表面活性剂是PP强的应力开裂剂；强氧化性的硫酸、硝酸和铬酸等可能使PP降解而产生应力开裂；在受热受力作用时，PP表面热氧化作用加剧，使分子量下降而产生应力开裂，这种现象称为热应力脆化。PP比PE有较好的耐应力开裂性，其分子量越大，耐应力开裂性能越好。PP共聚物的耐应力开裂性优于均聚物。耐化学试剂性能•由于PP中存在叔碳原子，当曝露在大气中，尤其是在受到光（主要是紫外线）和热的作用下，容易被氧化，大分子链产生断裂介质侵蚀。无机酸碱盐的溶液，除具有强氧化性的外，对PP几乎无破坏作用。•PP的氧化老化过程是按自由基连锁反应机理进行的，在大气中的氧气、光和热的作用下，PP大分子断裂生成活泼的自由基，这些自由基进一步引起大分子链断裂，最后导致PP材料性能全面下降。电性能•PP是非极性聚合物，吸湿性小，因此PP具有优良的电性能，且几乎不受环境湿度变化的影响。PP的介电常数和介电损耗角正切都小，基本上不随温度、湿度和频率的变化而变化，可作高频绝缘材料2.3聚丙烯的加工性能加工特性•PP吸水率低，加工前不必干燥；•PP的熔体黏度对剪切速率和温度都敏感；但对剪切速率更敏感。•PP受热易氧化(?)：叔碳原子的氢易被氧化PP成型收缩率大，在加工中分子易取向；PP具有缺口敏感性：加工时应注意：加入抗氧剂；减少受热时间；受热时避免与氧接触；避免与Cu接触PP易成型：挤出与注射成型最常用。2.4聚丙烯的改性PP的改性方法填充：粉末状矿物填料填充PP增强：用玻璃纤维增强PP共聚：与乙烯共聚无规共聚嵌段共聚共混：PP合金与HDPE共混与EPR(乙丙橡胶）和TPE共混与聚酰胺共混增韧、提高耐寒性；但强度和耐热性降低增韧、提高耐热、耐磨和强度。提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀大幅度提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀；工程塑料2.5聚丙烯的应用•医用消毒器件：注射器、急救箱等耐水蒸汽无毒相对高的强度相对高的耐热性优异的耐腐蚀性优异的电绝缘性食品、药品包装和日用品。轻载的机械、汽车零部件。耐热、耐腐蚀的化工管道、容器、阀门配件等。电子、电气配件(电信电缆绝缘、电器外壳）。小结等规PP的性能优势：较好的耐热性优异的电绝缘性优良的耐化学药品性优异的抗弯曲疲劳性等规PP的性能缺点：耐老化性差抗冲击，特别低温冲击性差作业•什么是PP的等规度？•为什么PP大球晶（需要自查文献）会对性能造成不利的影响，如何避免？