等规聚丙烯的相对分子质量及分布对其性质的影响

（一）相对分子质量和相对分子质量分布

等规聚丙烯的相对分子质量及其分布对其熔融时的流动性质及成品纤维质量有很大影响。聚丙烯的相对分子质量可用特性黏度[η]表征。测定特性黏度的常用溶剂有十氢萘、四氢萘和1，2，4三氯代苯。在一定的温度下，特性黏度与相对分子质量的关系见表4-5。

表4-5　一定的温度下特性黏度与相对分子质量的关系

由表可见，同一聚丙烯试样，采用不同的溶剂体系，测得的特性黏度值是不同的，它们之间的关系为：

[η]1=1.34[η]2=1.41[η]3

聚丙烯相对分子质量分布的测定相当复杂，使用的方法有淋洗分级法、凝胶渗透色谱法、沉淀法等。等规聚丙烯的相对分子质量分布系数一般为4～7。

工业上也用熔融指数（MI）[1]表征聚丙烯的相对分子质量，熔融指数和特性黏度及相应的相对分子质量之间的关系，如图4-7和图4-8所示。

图4-7　[η]与MI的关系

■-溶剂为十氢萘　●-溶剂为1，2，4三氯代苯

图4-8　相对分子质量与MI的关系

1-特性黏度[η]　2-熔融指数（[η]是在135℃十氢萘中测定）

熔融指数对于高分子量聚合物较敏感，可用来表征高分子量聚丙烯的相对分子质量，特性黏度对于低分子量聚合物较敏感，可用来表征较低分子量聚丙烯的相对分子质量。

（二）等规度

等规聚丙烯的等规度一般大于95%，因此其具有很强的结晶能力，同时会大大改善产品的力学性能。测定聚丙烯的等规度一般用萃取法，此法是基于无规聚丙烯在标准溶剂中，于标准条件下的选择溶解度。通常所说的等规度是指“沸腾庚烷不溶物”或“沸腾十氢萘不溶物”的量。

（三）热性质

文献报道的聚丙烯的玻璃化温度有不同数值，无规聚丙烯的玻璃化转变温度为-15～-12℃。等规聚丙烯的玻璃化温度根据测试方法而有不同的值，其范围在-30～25℃。

聚丙烯的熔点为164～176℃，高于聚乙烯低于聚酰胺。等规度越高，熔点也越高；对同一试样，若升温速度缓慢或在熔点附近长时间缓冷，也会使熔点升高；相对分子质量对熔点的影响不大。(www.xing528.com)

聚丙烯具有较高的热焓（915J/g）和较低的热扩散系数（10-3cm2/s），因此其熔体的冷却固化速率较低，加工时应注意成型条件的选择。

聚丙烯的导热系数为（8.79～17.58）×10-2W/（m·K），是所有纤维中最低的，因此其保温性能最好，优于羊毛。聚丙烯在无氧时，有相当好的热稳定性，但是在有氧时，它的耐热性却很差，因此聚丙烯在加工及使用中，防止其产生热氧化降解非常必要。一般通过加入抗氧剂及紫外线稳定剂来防止其降解。

（四）流动性能

图4-9为聚乙烯、聚丙烯、聚酯及聚酰胺的流动曲线。图4-10为茂金属催化与传统的齐格勒-纳塔催化等规聚丙烯的流动曲线。

图4-9　聚乙烯、聚丙烯、聚酯及聚酰胺的流动曲线

1-聚乙烯，150℃　2-聚酯，280℃　3-聚丙烯，230℃　4-聚酰胺66，280℃

图4-10　茂金属催化与传统的齐格勒-纳塔催化聚丙烯的流动曲线

△-茂金属催化　□-齐格勒-纳塔催化

由图4-9可知，聚酯及聚酰胺在剪切应力为104～105Pa时，仍显示出牛顿流动行为，而聚乙烯和聚丙烯熔体在同样的剪切应力下，已经严重偏离牛顿流动行为，出现了切力变稀现象。聚丙烯相对分子质量越大，相对分子质量分布越宽，熔体温度越低，其偏离牛顿流动的程度越显著，严重时还会产生熔体破裂，特别是当选用孔径较小的喷丝板、采用较低温度和较高的挤出速率纺丝时。由图4-10可知，茂金属催化聚丙烯对剪切速率的敏感性小于传统的齐格勒-纳塔催化聚丙烯，这与其具有较窄的相对分子质量分布一致。

聚丙烯相对分子质量及其分布对聚丙烯流动性质的影响，如表4-6所示。

表4-6　聚丙烯相对分子质量及其分布对聚丙烯流变性质的影响

由表4-6可知，聚丙烯相对分子质量越高，越容易出现假塑性流动行为，越易产生熔体破裂。升高温度可使熔体的切变黏度降低，降低幅度取决于高聚物的相对分子质量和加工时的剪切速率或应力。较低相对分子质量的聚合物的黏度对温度变化的敏感性小于较高相对分子质量的聚合物；高剪切速率下黏度对温度的敏感性更强。

聚丙烯熔体从毛细孔中挤出时的胀大效应与其相对分子质量、相对分子质量分布及加工成型条件有关。毛细孔直径增大，毛细孔长度增加，毛细孔中平均剪切速率减小或温度升高，挤出胀大效应减小，反之胀大效应显著。胀大效应对纺速及喷出细流的稳定性及卷绕丝的结构有重要影响。因此，应合理选择纺丝成型条件，以避免胀大效应过大。

（五）耐化学性及抗生物性

等规聚丙烯是碳氢化合物，因此其耐化学性很强。在室温下，聚丙烯对无机酸、碱、无机盐的水溶液、去污剂、油及油脂等有很好的化学稳定性。氧化性很强的试剂，如过氧化氢、发烟硝酸、卤素、浓硫酸及氯磺酸会侵蚀聚丙烯；有机溶剂也能损害聚丙烯。大多数烷烃、芳烃、卤代烃在高温下会使聚丙烯溶胀和溶解。

聚丙烯具有极好的耐霉性和抑菌性，不需任何整理手段即可防蛀。