简介
聚丙烯,英文名称Polypropylene,简称PP,是通过丙烯聚合反应制得的一种高性能热塑性合成树脂。它是一种无色、无臭、无毒的半透明固体物质。其密度在0.89~0.91g/cm³之间,易燃,熔点为165℃,软化温度约为155℃,可在温度范围为-30℃到140℃下使用。在80℃以下,聚丙烯能够耐受酸、碱、盐液以及多种有机溶剂的腐蚀,并且能够在高温和氧化的条件下分解。此外,聚丙烯具有出色的耐化学性、耐热性、电绝缘性、高机械强度和良好的高耐磨加工性能。
性能
性能 | 数据 | 性能 | 数据 |
密度/(g/cm) | 0.89~0.92 | 热变形温度(1.82MPa) /℃ | 102 |
吸水率/% | 0.01 | 脆化温度/℃ | -8~8 |
成型收缩率/% | 1~2.5 | 线膨胀系数/×10K-1 | 6~10 |
拉伸强度/MPa | 29 | 热导率/[w/(m·K)] | 0.24 |
断裂伸长率/% | 200~700 | 体积电阻率/(Ω·cm) | 1019 |
弯曲强度/MPa | 50~58.8 | 介电常数/10Hz | 2.15 |
压缩强度/MPa | 45 | 介电损耗角正切值/10Hz | 0.0008 |
缺口冲击强度 /(kJ/m) |
0.5~10 | 介电强度/(kV/mm) | 24.6 |
洛氏硬度/HR | 80~110 | 耐电弧/s | 185 |
摩擦因数 | 0.51 | 氧指数 | 18 |
磨痕宽度/mm | 10.4 |
1、在力学性能方面,相对于聚乙烯表现出较高的强度、刚度和硬度,同时具有良好的光泽性,但在塑料材料中仍属于中等水平。为了满足高强度需求,可以选择高结晶度的聚丙烯或者采用填充和增强的方式来提升性能。聚丙烯的冲击强度受到相对分子质量、结晶度和结晶尺寸等因素的影响,同时对温度的依赖性较大,低温条件下聚丙烯的冲击强度较低。聚丙烯还具有优异的抗弯曲和抗疲劳性能,其制品在常温下可弯折106次而不损坏。
2、聚丙烯在电性能方面是一种非极性聚合物,具有出色的电绝缘性能。它的电性能基本不受环境湿度和电场频率的影响,因此是一种优秀的介电材料和电绝缘材料,可用作高频绝缘材料。聚丙烯具有良好的耐电弧性能,在塑料材料中属于较高水平,电弧持续时间可达130至180秒。受到聚丙烯低温脆性的限制,其在绝缘领域的应用环境条件不如聚乙烯和聚氯乙烯,主要用于通信电缆的绝缘和电器外壳。
3、聚丙烯具有良好的热性能,可在100℃以上的温度范围内使用,轻载条件下可达到120℃,无负载条件下最高连续使用温度可达120℃,短期使用温度可达150℃。聚丙烯具有良好的耐沸水和耐蒸汽性能,特别适用于制备医用高压消毒制品。聚丙烯的热导率约为0.15~0.24W/(m·K),低于聚乙烯的热导率,因此是一种很好的绝热保温材料。
4、聚丙烯具有良好的耐化学药品性能。作为一种非极性结晶性烷烃类聚合物,聚丙烯具有良好的耐化学腐蚀性。在室温下,聚丙烯不溶于任何溶剂,但在某些溶剂中会发生溶胀。聚丙烯能够耐受除强氧化剂、浓硫酸和浓硝酸等物质以外的酸、碱、盐和大多数有机溶剂(如醇、酚、醛、酮和大多数羧酸等)的腐蚀。同时,聚丙烯还具有很好的耐环境应力开裂性能,但芳香烃和氯代烃会引起溶胀,在高温条件下尤为明显。聚丙烯在高温下可溶于四氯化萘、十氢化萘和1,2,4-三氯代苯等溶剂。
5、聚丙烯的耐候性较差,受到紫外线的影响,叔碳原子上的氢易被氧化,因此对紫外线敏感,容易发生降解。未添加稳定剂的聚丙烯在室内放置4个月后性能会急剧恶化,经过150℃、0.5~3.0小时的高温老化或在大气中曝晒12天后会变脆。因此,在聚丙烯树脂中必须添加抗氧剂和光稳定剂。当存在铜时,聚丙烯的氧化降解速度会加快数百倍,因此需要添加铜类抑制剂,如亚水杨基乙二胺、苯甲酰肼或苯并三唑等。
特点
聚丙烯(PP)具有以下几个特点:
1. 耐化学性:聚丙烯对大多数酸碱、盐液和有机溶剂具有较好的耐腐蚀性,尤其是在80℃以下的温度范围内。
2. 耐热性:聚丙烯具有较好的耐热性能,熔点较高,为165℃左右。在达到熔点之前,聚丙烯能够承受较高温度而不发生变形。
3. 电绝缘性:聚丙烯是一种优良的电绝缘材料,能够有效隔绝电流和阻止电荷的传导。
4. 高强度机械性能:聚丙烯具有较高的拉伸强度和冲击强度,能够抵抗外部冲击和压力。
5. 耐磨性:聚丙烯具有良好的耐磨性,能够在接触摩擦、磨损等情况下保持较长的使用寿命。
6. 可加工性:聚丙烯具有良好的加工性能,可以通过注塑、挤出、吹塑等工艺进行成型,适用于各种不同形状的制品生产。
成型加工
聚丙烯的加工温度范围广,流动性好、热稳定性好,有较好的成型性能。可采用螺杆式注射机或柱塞式注射机成型。
聚丙烯的吸湿性小,一般在成型前无需干燥处理。可用色母料着色;可用功能性母料共混改性,制造耐老化、导电、阻燃、高填充等聚丙烯塑料制品;可用弹性体、合成橡胶共混进行改性,提高其韧性及耐冲击性能。
注射成型用的聚丙烯,选用的熔体质量流动速率范围一般为2~10g/10min。聚丙烯的收缩率较大,用滑石粉进行填充改性,提高尺寸稳定性,用于工业零件、洗衣机配件。其最高使用量可达40%。聚丙烯还可用玻璃纤维改性,提高制品强度、刚度,降低制品收缩率。由于聚丙烯制品存在后收缩现象,对形状复杂或尺寸稳定性要求高的制品,可进行模外定型处理或热处理。
聚丙烯的熔体粘度对剪切速率比对温度更为敏感。因此,在注射成型时,通过提高注射压力或注射速率来增大熔体的流动性,比提高机筒的加热温度更为有利。
聚丙烯的冷却速度快,可选用较低的模具温度和较短的成型周期。而不至于使聚丙烯制品脱模变形。
聚丙烯有明显的熔点,螺杆式注射机宜选用突变型螺杆,喷嘴可选用通用型或延长型。由于聚丙烯成型时收缩率大,大型制件脱模,内壁易出现真空现象,故成型模具对排气的要求较高。另外,聚丙烯制品表面能很好地再现模具的型腔表面,故要求模具具有较低的表面粗糙度。
生产方法
聚丙烯的工业生产方法主要包括溶剂法(泥浆法)、本体法和气相法。在我国,溶剂法是主要的生产方法。
溶剂法,又称为泥浆法,是将纯度为99%以上的丙烯(有时根据需要加入其他共聚体)在烷烃类溶剂(如汽油、己烷、庚烷等)中进行聚合。该过程使用三氯化钛作为催化剂,一氯二乙基铝作为活化剂,氢气作为分子量调节剂。聚合反应在50℃、1MPa的条件下进行。所得的聚丙烯溶剂浆状悬浮液连续送入闪蒸装置,从顶部分出未反应的丙烯和部分溶剂,然后用甲醇在80~85℃下进行酯化反应以破坏残存的催化剂。最后通过中和、洗涤、分离、干燥、挤出造粒等工艺步骤,得到乳白色半透明的颗粒状聚丙烯产品。
本体法是一种不需要其他溶剂的生产方法。在70℃、3MPa的条件下,使用液体丙烯进行聚合反应。本体法的丙烯转化率可达到95%。
气相法是将丙烯以气体状态送入反应器,在齐格勒-纳塔催化剂的催化下制得聚丙烯。气相法和本体法相比,工艺流程更简单,能耗更低,因此得到了迅速的发展。
以上这两种方法在聚丙烯的工业生产中得到了广泛应用,具有工艺流程短、能耗低等优点。
分类
按照国际标准的分类,聚丙烯(PP)可以分为三类:均聚聚丙烯(PP-H)、无规共聚聚丙烯(PP-R)以及嵌段共聚聚丙烯(PP-B)。
一般工业用途的PP常为均聚物,而无规共聚物PP则被用于制造更具延展性和透明度的产品。嵌段共聚物PP则通过添加乙烯来改善其抗冲击性能。
需要注意的是,这些分类是根据聚丙烯的分子结构和性能进行的,以便可以更好地满足不同应用领域的需求。通过选择合适的聚丙烯类型和加工方法,可以实现针对特定应用的定制生产,以获得最佳的性能和效果。
价格
聚丙烯(PP)的价格受多个因素的影响,包括原材料价格、市场供需关系、国际原油价格、产能和生产成本等。2022年聚丙烯维持涨后回落态势,均价为8468元/吨,年内最高点为9600元/吨,最低点为7850元/吨。以下是一些常见的影响聚丙烯价格的因素:
1. 原材料价格:聚丙烯的生产需要丙烯作为原料,因此丙烯的价格变动会对聚丙烯价格产生直接影响。
2. 市场供需关系:供需关系是影响聚丙烯价格的主要因素之一。当供应紧张或需求超过供应时,聚丙烯的价格通常会上涨。相反,当供应过剩或需求不足时,聚丙烯的价格通常会下降。
3. 国际原油价格:聚丙烯的生产过程中,原油和天然气是常用的能源。因此,国际原油价格的波动也会对聚丙烯的价格产生一定的影响。
4. 产能和生产成本:产能和生产成本的变化也会影响聚丙烯的价格。例如,若新工厂的产能增加、技术改进或成本下降,可能导致市场供应增加,从而对价格产生压力。
应用
聚丙烯可以通过多种加工方法生产出各种用途的制品。在不同领域中,聚丙烯的应用量也各不相同。在日常生活用品中,普通聚丙烯制品的使用量很大。而在汽车、家电、工业零部件等方面,聚丙烯或改性聚丙烯的应用量较多。例如,汽车保险杠、轮壳罩等部件常采用增韧聚丙烯制造,而仪表盘、方向盘、风扇叶、手柄等部件则常采用增强聚丙烯制造。
聚丙烯的挤出成型制品也非常丰富,其中纤维和丝类制品使用量最大。这主要是因为聚丙烯具有良好的力学性能、耐磨性、耐化学腐蚀性,并且价格低廉。聚丙烯的丝及纤维制品包括单丝、扁丝和纤维等。单丝密度小、韧性好、耐磨性好,适用于生产绳索和渔网等。扁丝具有较高的拉伸强度,适用于生产编织袋,可用于包装化肥、水泥、粮食及化工原料等,还可用于生产编织布、宣传品和防雨布。纤维可广泛应用于生产地毯、毛毯、衣料、人造草坪、滤布、无纺布和窗帘等。
聚丙烯的挤出制品还可用于生产薄膜。经过双向拉伸的薄膜可以提高聚丙烯的强度和透明性,可用作打字机带、香烟包装膜、食品袋等。此外,聚丙烯挤出制品还可用于管材、片材、窄带、撕裂膜、打包带等。聚丙烯的中空制品具有良好的透明性、力学性能和湿气阻隔性,可用作洗涤剂、化妆品、药品、液体燃料及化学试剂等的包装容器。
聚丙烯是生产改性母料的主要合成树脂之一。最早北京塑料工业公司的技术人员利用燕山石化生产等规聚丙烯的副产物——无规聚丙烯(APP),加入重质碳酸钙及相关助剂,生产填充改性母料,用于聚丙烯类产品中,如扁丝、打包带等,可以改善产品印刷效果,降低制品收缩率,提高经济效益。这种方法还解决了石化厂副产物处理的问题,为无规聚丙烯找到了应用领域,有效提高了产品的应用价值。随着合成树脂生产工艺的不断改进,聚丙烯的等规度得到提高,而无规聚丙烯的产量和质量也相应下降。特别是填充改性母料的应用范围和生产量发展迅速,已经很少有厂家采用无规聚丙烯作为母料的载体。目前,填充改性母料的载体树脂以等规聚丙烯为主,而小本体法生产的粉状聚丙烯在载体树脂中占据重要地位。
前景
聚丙烯(PP)其发展前景非常广阔。以下是聚丙烯发展前景的一些关键方面:
1. 市场需求增长:聚丙烯作为广泛应用于各个领域的塑料材料,其市场需求稳定增长。特别是在包装行业、汽车制造、建筑材料、电子产品等领域,对聚丙烯的需求不断增加。
2. 可持续发展:随着对环境保护和可持续发展的关注增加,聚丙烯的可持续性也成为了一个重要的发展动向。研发和应用可降解的聚丙烯材料,以及推动回收和循环利用,将有助于聚丙烯行业的可持续发展。
3. 技术创新:随着科学技术的不断进步,新的聚丙烯合成方法、改性技术和应用领域的开拓不断涌现。例如,研发高性能聚丙烯材料、功能性添加剂和纳米技术的应用等,可以进一步改善聚丙烯的性能和应用范围。
4. 医疗和生物医学领域的应用:聚丙烯在医疗和生物医学领域具有广泛的应用前景。例如,用于制造医疗设备、医用包装材料、医疗敷料和生物医学膜等。随着医疗技术的不断发展,对聚丙烯的需求将进一步增长。
5. 新兴市场的增长:随着新兴市场的不断崛起,对聚丙烯的需求也在增加。特别是在亚洲和中东地区,基础设施建设、汽车制造、包装行业等的快速发展,将促进聚丙烯市场的增长。
综上所述,聚丙烯具有稳定的市场需求增长、可持续发展、技术创新、医疗和生物医学应用以及新兴市场增长等多个方面的发展前景。随着科技和市场需求的进一步推动,聚丙烯行业有望继续发展壮大。
热门问题
聚丙烯有毒吗
聚丙烯本身是无毒的。它是一种乳白色高结晶的聚合物,无臭、无味。聚丙烯在一般使用条件下是安全的,不会释放有毒物质。
然而,需要注意的是,在特定情况下,聚丙烯制品可能会与其他化学物质相互作用,导致释放有害物质。例如,当聚丙烯制品接触到高温、强酸、强碱或其他化学溶剂时,可能会发生化学反应,产生有害气体或溶解物。
此外,聚丙烯制品在加工过程中,如热熔、热焊接或热加工时,可能会释放有害的烟雾或气体。因此,在处理聚丙烯制品时,应遵循正确的操作方法和安全措施,确保适当的通风和个人防护。
聚丙烯水杯安全吗
聚丙烯水杯通常被认为是安全的选择。聚丙烯是一种常用的食品级塑料,被广泛用于制造食品容器和饮品容器,包括水杯、食品盒、奶瓶等。
聚丙烯耐高温多少度
聚丙烯具有相对较高的耐热性,但其耐高温能力取决于具体的聚丙烯制品和添加剂的类型。一般而言,聚丙烯的热变形温度(Heat Deflection Temperature,HDT)在80°C至100°C之间。
然而,需要注意的是,聚丙烯的耐热性会受到多种因素的影响,包括聚合物的分子结构、添加剂的类型和含量、制品的厚度等。在实际应用中,聚丙烯制品的耐热温度可能会有所差异。
建议避免将聚丙烯水杯暴露在极高温度下,如接触明火、放入炉灶上直接加热或放入微波炉中加热。这些极端温度可能超过聚丙烯的耐热极限,导致变形、熔化或释放有害物质。