聚丙烯塑料(化学合成材料)

由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型,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。由于结构规整而高度结晶化,故熔点高达167℃,耐热,制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度0。90g/cm3,是最轻的通用塑料。耐腐蚀,抗张强度30MPa,强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差,较易老化,但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。

性质

无毒、无味,密度小,强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,有较高的抗弯曲疲劳强度,可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用,可用于食具。

生产方法

淤浆法

在稀释剂(如己烷)中聚合,是最早工业化、也是迄今生产量最大的方法。

液相本体法

在70℃和3MPa的条件下,在液体丙烯中聚合。

气相法

在丙烯呈气态条件下聚合。后两种方法不使用稀释剂,流程短,能耗低。液相本体法现已显示出后来居上的优势。

成型特性

1。结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解。

2。流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔,凹痕,变形。

3。冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形。

4。塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。

分类

聚丙烯塑料根据基材不同,可分为九类:

1、一般级(HOMOPOLYMER)单聚合物,大陆称为均聚,系纯丙烯聚合而成的原料。

2、耐冲击级(IMPACT COPOLYMER)系单聚合物添加乙烯丙烯橡胶,冲击强度高低主要看橡胶含量高低,耐寒程度好坏主要看乙烯含量高低。各原料厂商制程不同,最高乙烯含量也不同。

3、透明级(RANDOM COPOLYMER)随机共聚合物,系丙烯添加乙烯共聚合,乙烯不规则散布在聚合物中,主要减少聚合物的结晶度进而改善透明性。

4、高结晶级(HIGH ISOTACTICITY or HIGH CRYSTALLINITY)减少PP聚合物中错位结构的含量,相对就提高规则性结构含量,也就提高结晶度。主要改善原料的刚性、热变性温度、表面硬度、抗刮性及光泽性。

5、热封级(TERPOLYMER)是随机共聚合物的延伸,一般丙烯含乙烯(非EPR)含量最高在3。5%,但也有制程可添加至5%,乙烯含量越高产品越柔软,热变型温度、软化点、热封温度越低,有时为了要增加乙烯含量要借助丁二烯或其它第三成份成为三共聚合物以达上述物性要求。

6、合金级(ALLOY)不同的塑料原料高比例的混合皆可谓合金级,例如PP添加LDPE可改善柔软性及冲击强度,在加工上也可减少颈缩及增加平整性,在成型也可减低坠料现象。PP加EPR加HDPE可维系刚性,减少高EPR含量造成的白化现象,改善冲击强度。

7、复合材料(COMPOUNDING)不同材料混合谓之复合材料,譬如添加玻璃纤维、各类无机物矿粉、有机物木粉、纸屑或谷物微片,在PP材料内以改善各种物性。矿粉又包括:滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母、碳黑、碳纤维及溴化物等。

8、橡胶(RUBBER)橡胶,TPR(热可塑性橡胶)与TPE(热可塑性弹性体),有时很难界分,而各种界定说法都有,大部份的橡胶都可与PP相混合,除EPR系列外,也很难界定混合是定位在合金或复合材料项内。一般常与PP混合的橡胶有EPR及EPDM,适合与PP直接混料的产牌有CATALLOY、PLASTOMER、ENGAGE、TAFMER、KRATON及SANTOPLENE等。

9、特殊规格(SPECIALS)未含盖在前项类的都可归入此类,例如:高熔融强度原料(HMS、High Melt Strength)可用在发泡材内改善表面气密性提高发泡效果,也可减少板材成型的坠料现象。

用途

建筑工程

建筑模板是混凝土的成型模具,是现浇钢筋混凝土结构工程的重要组成部分,关系到工程的质量、安全、进度以及经济效益,因此建筑模板的选择和使用对于建筑工程具有重要意义。

分为聚丙烯单丝纤维和聚丙烯网状纤维。聚丙烯网状纤维以改性聚丙烯为原料,经挤出、拉伸、成网、表面改性处理、短切等工序加工而成的高强度束状单丝或者网状有机纤维,其固有的耐强酸,耐强碱,弱导热性,具有极其稳定的化学性能。

加入混凝土或砂浆中可有效的控制混凝土(砂浆)固塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂缝,防止及抑止裂缝的形成及发展,大大改善混凝土的阻裂抗渗性能,抗冲击及抗震能力,可以广泛的使用于地下工程防水,工业民用建筑工程的屋面、墙体、地坪、水池、地下室等,以及道路和桥梁工程中。是砂浆/混凝土工程抗裂,防渗,耐磨,保温的新型理想材料。

外表包装

在塑料制品中包装材料占有极其重要的位置,据统计,世界用于包装领域的塑料约占塑料总消费量的35%。中国包装用塑料发展迅速,产量从1980年的19万t迅速增至2003年的465万t,预计2005年将超过550万t,2010年超过700万t,2015年超过900万t,约占全国包装总产量的13%以上。

从产品上看,包装用薄膜约占包装用塑料总量的50%以上。中国双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜是PP树脂消费量最大的领域之一,2003年中国有BOPP生产企业86家(123条生产线),总生产能力约140万t/a,2004年达到200万t/a(138条生产线),产量将突破100万t。

中国内企业注重提升产品竞争力,先后引进了一批先进的BOPP生产设备,生产的薄膜宽度可达8。3m,线速度高达400~500m/min,如浙江大东南集团引进德国布鲁克纳6万t/a生产线;国风集团投资2亿元引进3。5万t/a生产线(亚洲第1条、世界第4条10m宽的BOPP设备);常州武进金氏集团引进德国2万t/a五层共挤高强超薄BOPP生产线;福建现代集团引进2。5万t/a生产线;宝硕集团计划引进10万t/a生产线等。

按中国现有的BOPP薄膜生产能力换算,每年对PP树脂的需求量近200万t,因此应重视开发BOPP薄膜用高线速、延伸性、透明性好的PP专用料,包括配套用的乙、丙共聚物,以适应新引进的BOPP薄膜设备。

汽车材料

2003年,中国汽车产量为440多万辆,已位居世界第四,同比增长36。6%。据美国ESM WerWide报道:“2008年中国汽车产量将超过600万辆,2015将超过日本,跃居世界第二位”。

汽车工业的发展离不开汽车塑料化的进程,目前中国工程塑料的自给率不足16%。据中国工程塑料协会预测,2005年中国工程塑料需求增长率为15%,2010年约为10%,需求量将从2000年的44万t增长到2010年的140万t。中国汽车制造业对工程塑料需求量增长迅速,到2010年总用量将达到94万t(以塑料用量占汽车重量的5%~10%计)。

PP用于汽车工业具有较强的竞争力,但因其模量和耐热性较低,冲击强度较差,因此不能直接用作汽车配件,轿车中使用的均为改性PP产品,其耐热性可由80℃提高到145℃~150℃,并能承受高温750~1000h后不老化,不龟裂。据报道,日本丰田公司推出的新一代具有高取向结晶性的聚丙烯HEHCPP产品,可以作为汽车仪表板、保险杠,比以TPO为原料生产的同类产品成本降低30%,改性PP用作汽车配件具有十分广阔的开发前景。

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