聚丙烯塑料的性能及应用

聚丙烯是当今五大塑料品种中发展最快的一种，每年在以10%左右的速度发展。聚丙烯塑料无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，具有良好的电性能和高频绝缘性，不受湿度影响，耐酸、碱和有机溶剂，可用于食具，可在100℃左右使用。在纤维、薄膜和注塑加工等方面有广泛的应用。

（1）聚丙烯分类与命名

聚丙烯（polypropylene，简称PP）是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，包括丙烯与少量乙烯的共聚物。

单一丙烯单体聚合而得到的聚合物，称为均聚聚丙烯（Homo-polymer polypropylene，简称PPH）。根据甲基排列位置，PPH又分为等规聚丙烯（isotactic polyprolene，IPP）、无规聚丙烯（atactic polypropylene，APP）和间规聚丙烯（syndiotactic polypropylene，SPP）3种。等规聚丙烯指甲基排列在分子主链的同一侧；无规聚丙烯是甲基无秩序的排列在分子主链的两侧；当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95%，其余为无规或间规聚丙烯。

在丙烯聚合时，釜中加入少量乙烯单体进行共聚得到的聚合物，称为丙烯共聚物（Polypropylene Copolymer，简称PPC）。PPC根据乙烯单体在聚合物分子链上的分布方式，又分为无规共聚物（PP-R）和嵌段共聚物（PP-B）两种。无规共聚聚丙烯是聚合物的主链无规则分布着丙烯和乙烯链段；嵌段聚丙烯则是丙烯单体和乙烯单体交替聚合而成的线型共聚物，其分子量可控、分子量分布较窄、分子结构与组成可按要求设计，性能比聚丙烯优越。

聚丙烯及其共聚物的命名，国家标准《GB/T 2546.1—2006 塑料 聚丙烯（PP）模塑和挤出材料 第1部分：命名系统和分类基础》进行规定，即以聚丙烯的缩写代号、聚合物的类型、主要用途、熔体流动速率及材料的其他特性等内容组成。

例如：PP-H-I-105，为均聚聚丙烯，用于吹塑薄膜，熔体流动速率范围为7.1～13g/10min。

（2）等规聚丙烯

日常所说的聚丙烯树脂一般是指等规聚丙烯，其结晶度高达95%，密度为0.90～0.91g/cm³，是热塑性塑料中密度最轻的品种，质量规格见国家标准《GB 12670—2008 聚丙烯（PP）树脂》。

①物理性能。PP为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90～0.91g/cm³，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，相对分子质量约8万～15万。成型加工性能好，但收缩率大（为1%～2.5%），厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，难于达到精度要求，制品表面光泽好，易于着色。

②力学性能。PP的结晶度高，结构规整，具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比HDPE高；干摩擦系数与尼龙相似，但在油润滑下不如尼龙；温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时，冲击破坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降。提高加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性好，俗称百折胶，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。(www.xing528.com)

③热性能。PP具有良好的耐热性，熔点在164～170℃，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的作用下，150℃也不变形，因此可以用于食具。脆化为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。

④化学稳定性。PP具有良好的化学稳定性，除具有浓硫酸、浓硝酸侵蚀作用外，对其他各种化学试剂都比较稳定，而且随结晶度的增加化学稳定性还有所提高。PP适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。但低相对分子质量的脂肪烃、芳香烃等能使PP软化和溶胀。

⑤电性能。聚丙烯的抗电压、耐电弧性好，高频绝缘性能优良，但静电度高，与铜接触易老化。由于PP几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响，有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品，击穿电压也很高，适用作电器配件等。

⑥耐候性。聚丙烯对紫外线很敏感。为改善其耐老化性能，PP树脂中或成型加工时，需要加入氧化锌、硫代二丙酸二月桂酯、炭黑或类似的乳白填料等助剂。

（3）丙烯-乙烯共聚物

丙烯-乙烯共聚物指在丙烯聚合时，釜中加入少量的α-烯烃（包括乙烯，或丁烯、戊烯和辛烯）共聚得到的聚合物。但由于共聚方法与工艺条件不同，使丙烯与乙烯的共聚物分为无规共聚物和嵌段共聚物。

①丙烯-乙烯无规共聚物。丙烯-乙烯无规共聚物简称无规聚丙烯（PP-R），由于分子链中无规则地分布丙烯和乙烯链段，产品的立体规整度（等规度）遭到破坏而得到不同结晶度的聚合物。随着乙烯含量增加，PP-R的结晶度逐渐降低，当乙烯含量超过30%时，几乎成为无定形聚合物。乙烯含量低时，制品的透明度明显提高。随着乙烯含量的提高，其刚度和冲击强度也有所提高，加工时熔融温度范围宽，成型加工性较好。PP-R制品具有韧性、耐寒性、冲击强度高和透明性较好等特点，但熔点、脆化点、刚性和结晶度较低。表4-1是PP-R的性能参数。

表4-1 聚丙烯无规共聚物（PP-R）性能

PP-R成型方法与一般热塑性塑料成制品方法一样，可用挤出机、注射机成型制品，也可用吹塑、热成型、粉末成型还需二次加工方法成型。PP-R成型的管材，耐热性较好，可在较高温度下（如60℃）使用，有较好的长期耐水压能力，改善了PP-H管的低温脆性，多用在建筑工程中的冷热水管。PP-R管安装方便，可采用热熔承插连接，维修方便。PP-R也可用于流延、挤出吹塑成型各种薄膜。PP-R薄膜具有透明度高、滑爽性佳、热封性好、韧性和抗冲击性好等特点，可用于各种物品的包装。

②丙烯-乙烯嵌段共聚物。丙烯-乙烯嵌段共聚物（PP-B）与等规聚丙烯相似，其结晶度、性能特点主要取决于乙烯含量、共聚物嵌段结构、相对分子质量及分布的变化。PP-B中乙烯含量一般在5%～20%（质量分数，下同）范围内。当乙烯含量为2%～3%时，其脆化温度为-35～-22℃。对于在低温环境中应用，应优先考虑丙烯-乙烯嵌段共聚物原料加工制品。PP-B可采用挤出机、注射机成型制品，也可采用吹塑和纺丝等方法进行成型加工，另外，制品还可进行熔接、电镀，必要时还可进行二次加工。