聚丙烯 (PP) 综合指南
聚丙烯 (PP) 综合指南
聚丙烯(PP)是一种坚韧、坚硬的结晶热塑性塑料，由丙烯单体制成。作为所有商品塑料中最轻的聚合物，PP具有广泛的用途和改性潜力，使其成为工业领域的重要材料。
聚丙烯(PP)是一种比聚乙烯稍硬的聚烯烃。它是一种低密度、高耐热性的商品塑料。其化学式为(C3H6)n。
PP分子结构
它可应用于包装、汽车、消费品、医疗、流延薄膜等。根据其生产和配制方式，PP 可以：
- 硬或软，
- 不透明或透明，
- 轻或重，
- 绝缘或导电，
- 整洁或用廉价的矿物填料、短或长玻璃纤维、天然纤维或甚至自增强。
PP是由丙烯单体聚合而成。生产聚丙烯的主要合成方法有两种：
- 齐格勒-纳塔聚合或
- 茂金属催化聚合
PP的基本链结构
聚合后，PP 可形成三种基本链结构。它们取决于甲基的位置：
- 无规立构 (aPP) – 不规则甲基 (CH 3 ) 排列
- 全同立构 (iPP) – 甲基 (CH 3 ) 排列在碳链的一侧
- 间规 (sPP) – 交替甲基 (CH 3 )排列
事先了解有关热塑性塑料特性的信息总是有益的。这有助于为应用选择合适的热塑性塑料。它还有助于评估是否满足最终用途要求。以下是聚丙烯的一些主要特性和优点：
熔点- PP 的熔点发生在一个范围内。
- 均聚物：160 - 165°C
- 共聚物：135 - 159°C
密度 - PP 是所有商品塑料中最轻的聚合物之一。此功能使其成为轻型\减重应用的合适选择。
- 均聚物：0.904 - 0.908 g/cm 3
- 无规共聚物：0.904 - 0.908 g/cm 3
- 抗冲共聚物：0.898 - 0.900 g/cm 3
耐化学性
- 对稀释和浓缩的酸、醇和碱具有出色的耐受性
- 对醛类、酯类、脂肪烃、酮类具有良好的耐受性
- 对芳香烃和卤代烃以及氧化剂的耐受性有限
易燃性：PP是一种高度易燃的材料。
- PP 在高温下保持机械和电气性能。这发生在潮湿条件下和浸入水中时。它是一种防水塑料。
- PP具有良好的耐环境应力开裂性。
- 它对微生物攻击很敏感，例如细菌和霉菌。
- 它表现出良好的耐蒸汽灭菌性。
市场上可用的主要聚丙烯类型如下：
聚丙烯均聚物
PP 均聚物是使用最广泛的通用等级。它仅包含半结晶固体形式的丙烯单体。主要应用包括包装、纺织品、医疗保健、管道、汽车和电气应用。
聚丙烯共聚物
这个家族是通过聚合丙烯和乙烷生产的。又分为无规共聚物和嵌段共聚物。
- PP无规共聚物是由乙烯和丙烯聚合而成。它通常含有高达 6% 质量的乙烯单元。这些单元随机并入聚丙烯链中。这些聚合物是灵活的和光学透明的。这使得它们适用于需要透明度的应用。也适用于对外观要求高的产品
- 而在PP Block Copolymer中，乙烯含量较大。它的范围在 5% 到 15% 之间。它具有以规则模式或块排列的共聚单体单元。规则的图案使热塑性塑料比无规共聚物更坚韧、更不易碎。这些聚合物适用于需要高强度的应用，例如工业用途。
聚丙烯，抗冲共聚物
丙烯均聚物含有共混 PP 无规共聚物相。它的乙烯含量为45-65%。它在需要良好抗冲击性的零件中很有用。抗冲共聚物主要用于包装、家庭用品、薄膜和管道应用。它们还用于汽车和电气领域。
发泡聚丙烯
EPP 是一种超低密度的闭孔珠状泡沫。它生产三维聚合物泡沫产品。EPP珠状泡沫具有：
- 更高的强度重量比，
- 优异的抗冲击性，
- 隔热，
- 耐化学性和耐水性。
EPP 用于汽车、包装、建筑产品、消费品等。
聚丙烯三元共聚物
PP 三元共聚物由丙烯链段与单体乙烯和丁烷（共聚单体）连接而成。这些单体随机出现在整个聚合物链中。PP 三元共聚物比 PP 均聚物具有更好的透明度。此外，共聚单体的加入降低了聚合物中的结晶均匀性。这使其适用于密封膜应用。
聚丙烯，高熔体强度
它是一种长链支化材料。它结合了熔体相中的高熔体强度和延展性。PP HMS 等级的主要特性包括：
- 广泛的机械性能范围，
- 高热稳定性
- 良好的耐化学性。
HMS PP 广泛用于生产用于食品包装应用的柔软、低密度泡沫。也用于汽车和建筑行业。
生物基聚丙烯
它是 PP 的生物基版本。其单体丙烯来源于可再生原料。生物基含量可以在 30-100% 之间变化。有多家供应商提供纯 PP 生物基等级，例如：
- PolyFibra®和Trifilon BioLite®
- PP/PE 共混物 - Terralene® PP 2509和
- 采用生物复合材料形式，如Terratek®、Sappi Symbio PP等。
由于它们广泛共享的特性，这两种材料之间的选择通常基于非技术标准。
详细性能比较：PP 抗冲共聚物、PP 共聚物和 PP 均聚物
PP的缺点包括：
- 抗紫外线、抗冲击和抗划痕能力差
- -20°C 以下脆化
- 较低的上限工作温度，90 - 120°C
- 受高氧化性酸侵蚀，在氯化溶剂和芳烃中迅速膨胀
- 与金属接触会对热老化稳定性产生不利影响
- 由于结晶效应导致的成型后尺寸变化——这可以通过成核剂解决
- 油漆附着力差
然而，通过使用不同的添加剂改善其性能，聚丙烯的性能逐渐得到优化。
添加聚合物添加剂可以克服上述缺点。它们还可以提高 PP 的物理和/或机械性能。例如，PP对紫外线的抵抗力较差。向 PP 添加受阻胺可提供光稳定性。与未改性的 PP 相比，这提高了使用寿命。
一些添加剂包括：
- 玻璃纤维增强 PP 牌号
- 矿物填充 PP 牌号
- 碳酸钙填充 PP 牌号
- 碳纤维增强 PP 牌号
此外，自增强聚丙烯复合材料受益于几个普遍的优点，例如：
- 单一材料概念，
- 低密度，
- 良好的机械性能，
- 高抗冲击性
- 减轻重量。由于低密度和良好的机械性能的结合。与玻璃增强部件相比，它可以减轻高达 50% 的重量。它很容易回收。
自增强 PP 已取得重大进展。这些进步弥合了各向同性聚合物和玻璃增强材料之间的差距。自增强 PP 提供了加工和性能特征的独特组合。
天然纤维增强聚丙烯选项是朝着廉价可持续复合材料迈出的有趣一步。低密度导致显着的成本节约和重量减轻。这比玻璃纤维或滑石粉增强聚丙烯高出 27%。
使用新的添加剂、聚合工艺和共混解决方案可显着提高 PP 性能。因此，如今 PP 不再被视为一种低成本解决方案，而更多地被视为一种高性能材料。它与传统的工程塑料和金属竞争。