當(dāng)我決定做塑料
我開始關(guān)注艾邦高分子
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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(jié)構(gòu)規(guī)整，具備易加工、抗沖擊強(qiáng)度、抗撓曲性以及電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車工業(yè)、家用電器、電子、包裝及建材家具等方面具有廣泛的應(yīng)用。 |
▎PP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其五大特性：
(1)它的分子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點(diǎn)高達(dá)167℃，耐熱且制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。
(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(qiáng)度30MPa，強(qiáng)度、剛性和透明性都比聚乙烯好。
而PP也有自己的缺點(diǎn)：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(yīng)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(guī)、間規(guī)和無規(guī)三類；
按聚合工藝：等規(guī)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(guī)、間規(guī)和無規(guī)三類。
(1)等規(guī)聚丙烯(全同立構(gòu)聚丙烯)，英文縮寫為IPP。
從立體化學(xué)來看，IPP分子中每個含甲基(-CH3)的碳原子都有相同的構(gòu)型，即如果把主鏈拉伸(實(shí)際呈線團(tuán)狀)，使主鏈的碳原子排列在主平面內(nèi)，則所有的甲基(-CH3)都排列在主平面的同一側(cè)。
圖 等規(guī)聚丙烯分子結(jié)構(gòu)式
我國各石化企業(yè)生產(chǎn)的均聚聚丙烯都屬于等規(guī)聚丙烯，基本性能如前所述，典型產(chǎn)品如獨(dú)山子石化的S1003，揚(yáng)子石化的F401，齊魯石化的T30S等。
(2)間規(guī)聚丙烯，英文縮寫為SPP。
從立體化學(xué)來看，SPP分子中含有甲基(-CH3)的碳原子分為兩種不同構(gòu)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(nèi)，則所有的甲基(-CH3)交替排列在主平面的兩側(cè)。SPP是高彈性的熱塑性塑料，有良好的拉伸強(qiáng)度，它可以像乙丙橡膠(15480, -185.00, -1.18%)那樣進(jìn)行硫化成為彈性體，機(jī)械性能優(yōu)于一般不飽和橡膠。
圖 間規(guī)聚丙烯分子結(jié)構(gòu)式
(3)無規(guī)聚丙烯，英文縮寫為APP。
從立體化學(xué)來看，APP主鏈上所連甲基(-CH3)在主平面上下兩方呈無規(guī)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(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，作為技術(shù)輸出的外國公司認(rèn)為它沒有應(yīng)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(guī)聚丙烯分子結(jié)構(gòu)式
在八十年代初期，APP母料曾紅極一時，為當(dāng)時合成樹脂原料奇缺的塑料工業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。后來北京燕山石化技術(shù)改造，改變了聚丙烯生產(chǎn)工藝，副產(chǎn)物APP的來源枯竭，碳酸鈣填充母料用的載體樹脂轉(zhuǎn)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(dú)特之處，至今仍有一些進(jìn)口的APP在許多領(lǐng)域使用，這些APP已不再是IPP生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，而是特殊工藝制造出的真正意義上的無規(guī)聚丙烯。
純APP為典型的非晶態(tài)高分子材料，內(nèi)聚力較小，玻璃(1302, 18.00,1.40%)化溫度低，常溫下呈橡膠狀態(tài)，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(guī)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(tài)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(jù)主導(dǎo)地位。
具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的液相本體法聚合而成的聚丙烯產(chǎn)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(chǎn)量少則幾千噸，多則幾萬噸。由于直接以粉狀產(chǎn)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)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(yīng)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(jié)，而共聚聚丙烯在主鏈上除丙烯鏈節(jié)外還分布著其它單體反應(yīng)后形成的鏈節(jié)。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(guī)共聚兩種，其英文縮寫分別為PP-B和PP-R。
圖 PP應(yīng)用與板材
?PP-B是在單一的丙烯聚合后除去未反應(yīng)的丙烯，再與乙烯聚合而得到的，實(shí)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(guī)則地分布著丙烯單體或乙烯單體反應(yīng)后的鏈段。乙烯鏈段的存在使共聚物無法結(jié)晶，即使乙烯含量很少，也會使聚丙烯的結(jié)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(jié)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(qiáng)度也有所提高。近年來無規(guī)共聚聚丙烯PP-R在熱水給水管道上的應(yīng)用得到認(rèn)可，并得以大規(guī)模推廣應(yīng)用。用PP-R制成的管材料輸送70℃的熱水，長期內(nèi)壓達(dá)到1MPa時，使用壽命可達(dá)到50年。
圖 R-PP管材
同時由于材料的導(dǎo)熱系數(shù)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(tǒng)可顯著節(jié)能。PP-R管材專用料的著名生產(chǎn)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(fù)習(xí)一下聚丙烯的生產(chǎn)工藝與應(yīng)用，敬請期待。
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