PP

聚丙烯 (PP），也称为 聚丙烯，是一个 热塑性的 用于多种应用的聚合物，包括 包装和标签，纺织品（例如，绳索，保暖内衣和地毯），文具，各种塑料零件和可重复使用的容器，实验室设备，扬声器，汽车部件和聚合物钞票。 由单体丙烯制成的加成聚合物，坚固且对许多化学溶剂，碱和酸具有异常的耐性。

2013年，聚丙烯的全球市场约为55万吨。

名称
IUPAC名称: 聚（丙烯）
其他名称： 聚丙烯; 聚丙烯 聚丙烯25 [USAN]; 丙烯聚合物； 丙烯聚合物； 1-丙烯
标识符
CAS号码	9003-07-0
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化学式	(C3H6)n
密度	0.855克/厘米3，非晶 0.946克/厘米3，结晶
熔点	130至171°C（266至340°F; 403至444 K）
除另有说明外，均以其 标准状态 （在25°C [77°F]，100 kPa下）。

化学和物理性质

聚丙烯在许多方面与聚乙烯相似，特别是在溶液行为和电性能方面。 另外存在的甲基改善了机械性能和耐热性，而耐化学性降低了。 聚丙烯的性能取决于分子量和分子量分布，结晶度，共聚单体（如果使用）的类型和比例以及等规度。

机械性能

PP的密度在0.895至0.92g / cm XNUMX之间。 因此，PP是 商品塑料 最低的密度。 较低的密度 成型零件 可以生产出重量更轻，重量更多的塑料。 与聚乙烯不同，结晶区和非晶区的密度仅略有不同。 但是，聚乙烯的密度会随着填料而显着变化。

PP的杨氏模量在1300和1800 N /mm²之间。

聚丙烯通常坚韧而柔韧，特别是与乙烯共聚时。 这样就可以将聚丙烯用作 工程塑料与丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）等材料竞争。 聚丙烯是相当经济的。

聚丙烯具有良好的抗疲劳性。

热性能

聚丙烯的熔点在一定范围内，因此，熔点是通过找到差示扫描量热图的最高温度来确定的。 完全等规聚丙烯的熔点为171°C（340°F）。 商用等规聚丙烯的熔点范围为160至166°C（320至331°F），具体取决于无规材料和结晶度。 结晶度为30％的间规PP的熔点为130°C（266°F）。 低于0°C，PP变脆。

聚丙烯的热膨胀很大，但比聚乙烯小。

化学性质

聚丙烯在室温下对脂肪和几乎所有有机溶剂具有抵抗力，除了强氧化剂。 非氧化性酸和碱可以储存在PP制成的容器中。 在升高的温度下，PP可以溶解在低极性溶剂（例如二甲苯，四氢萘和十氢化萘）中。 由于叔碳原子，PP在化学上比PE耐性低（请参阅Markovnikov规则）。

大多数商用聚丙烯是全同立构的，且结晶度介于 低密度聚乙烯 （LDPE）和 高密度聚乙烯 （HDPE）。 等规和无规聚丙烯在140摄氏度时可溶于对二甲苯。 当溶液冷却至25摄氏度时，全同立构沉淀，无规立构部分仍可溶于对二甲苯。

熔体流动速率（MFR）或熔体流动指数（MFI）是聚丙烯分子量的量度。 该措施有助于确定熔融原料在加工过程中的流动程度。 MFR较高的聚丙烯在注塑或吹塑生产过程中更容易填充塑料模具。 但是，随着熔体流动的增加，某些物理性能（如冲击强度）将降低。 聚丙烯一般有三种类型：均聚物，无规共聚物和嵌段共聚物。 该共聚单体通常与乙烯一起使用。 添加到聚丙烯均聚物中的乙丙橡胶或EPDM可以提高其低温冲击强度。 添加到聚丙烯均聚物中的无规聚合的乙烯单体降低了聚合物的结晶度，降低了熔点并使聚合物更加透明。

降解

聚丙烯容易因暴露于热和紫外线辐射（例如阳光中的紫外线）而降解。 氧化通常发生在每个重复单元中存在的叔碳原子处。 在此形成自由基，然后与氧进一步反应，然后断链产生醛和羧酸。 在外部应用中，它表现为细小的裂纹和裂缝网络，随着暴露时间的延长，裂纹和裂缝会变得越来越深。 对于外部应用，必须使用吸收紫外线的添加剂。 炭黑还提供了一些抵御紫外线侵害的保护。 聚合物也可以在高温下被氧化，这是模塑操作中的常见问题。 通常添加抗氧化剂以防止聚合物降解。 从与淀粉混合的土壤样品中分离出的微生物群落已被证明能够降解聚丙烯。 据报道，聚丙烯在人体中作为可植入的网状装置会降解。 降解的材料在网状纤维的表面形成树皮状的层。

光学性质

未着色时，PP可以制成半透明的，但不如聚苯乙烯，丙烯酸或某些其他塑料那么透明。 它通常是不透明的或使用颜料着色的。

发展历程

菲利普斯石油（Phillips Petroleum）化学家J. Paul Hogan和罗伯特·L·班克斯（Robert L. Banks）于1951年首次聚合了丙烯。朱利奥·纳塔（Giulio Natta）以及德国化学家卡尔·雷恩（Karl Rehn）于1954年1957月首先将丙烯聚合为结晶全同立构聚合物。从XNUMX年开始，意大利蒙特卡蒂尼公司开始大规模生产等规聚丙烯。 间规聚丙烯也是由Natta及其同事首先合成的。

聚丙烯是第二重要的塑料，到145年，其收入预计将超过2019亿美元。到5.8年，这种材料的销售额预计将以每年2021％的速度增长。

综合

理解聚丙烯结构与其性能之间联系的一个重要概念是立构规整度。 每个甲基的相对取向（CH
3 （在图中）相对于相邻单体单元中的甲基对聚合物形成晶体的能力有很大的影响。

当所有甲基相对于聚合物链主链位于同一侧时，齐格勒-纳塔催化剂能够将单体分子的连接限制为特定的规则方向，即全同立构，或等规立构。甲基交替。 市售的全同立构聚丙烯由两种齐格勒-纳塔催化剂制成。 第一组催化剂包括固体（主要是负载的）催化剂和某些类型的可溶性茂金属催化剂。 这样的等规大分子盘绕成螺旋状。 然后，这些螺旋彼此并排排列，形成晶体，从而赋予商品等规聚丙烯许多所需的性能。

另一类茂金属催化剂生产间同立构聚丙烯。 这些大分子还盘绕成螺旋形（不同类型）并形成结晶物质。

当聚丙烯链中的甲基不表现出优选的取向时，该聚合物称为无规立构的。 无规聚丙烯是无定形橡胶状材料。 它可以用特殊类型的负载齐格勒-纳塔催化剂或某些茂金属催化剂进行商业生产。

通常使用的现代负载型Ziegler-Natta催化剂通常用于将丙烯和其他1-烯烃聚合为全同立构聚合物 氯化钛
4 作为有效成分 氯化镁
2 作为支持。 催化剂还包含有机改性剂，芳族酸酯和二酯或醚。 这些催化剂用含有有机铝化合物（例如Al（C）的特殊助催化剂活化。₂H₅)₃ 第二种修饰符。 催化剂的区别取决于用于从MgCl制备催化剂颗粒的程序₂ 并且取决于在催化剂制备过程中和在聚合反应中使用的有机改性剂的类型。 所有负载型催化剂的两个最重要的技术特征是高生产率和它们在标准聚合条件下于70–80°C时产生的大部分结晶等规聚合物。 全同立构聚丙烯的商业合成通常在液态丙烯的介质中或在气相反应器中进行。

间规聚丙烯的商业合成是使用一类特殊的茂金属催化剂进行的。 他们采用了bridge-（Cp类型的桥联双茂金属络合物₁）（Cp₂氯化锆₂ 其中第一个Cp配体是环戊二烯基，第二个Cp配体是芴基，两个Cp配体之间的桥是-CH₂-CH₂-，> SiMe₂或> SiPh₂。 通过使用特殊的有机铝助催化剂甲基铝氧烷（MAO）活化这些配合物，可将其转化为聚合催化剂。

工业过程

传统上，三种制造工艺是生产聚丙烯的最具代表性的方法。

碳氢化合物浆料或悬浮液：在反应器中使用液态惰性碳氢化合物稀释剂，以促进丙烯向催化剂的转移，系统中的热量去除，催化剂的失活/去除以及无规聚合物的溶解。 可以生产的牌号范围非常有限。 （该技术已被废弃）。

散装（或散装浆料）：使用液态丙烯代替液态惰性烃稀释剂。 该聚合物不溶于稀释剂，而是骑在液态丙烯上。 取出形成的聚合物，并闪蒸出任何未反应的单体。

气相：使用气态丙烯与固体催化剂接触，形成流化床介质。

生产

聚丙烯的熔融过程可以通过挤出和 成型。 常见的挤出方法包括生产熔喷和纺粘纤维以形成长卷，以备将来转换成各种有用的产品，例如面罩，过滤器，尿布和擦拭布。

最常见的塑形技术是 注塑成型，用于零件，例如杯子，餐具，小瓶，瓶盖，容器，家庭用品和汽车零件（例如电池）。 相关技术 吹塑 和 注射拉伸吹塑 还使用了涉及挤出和模制的材料。

由于能够在制造过程中定制具有特定分子特性和添加剂的牌号，因此聚丙烯经常可能有大量最终用途。 例如，可以添加抗静电添加剂来帮助聚丙烯表面抵抗灰尘。 许多物理精加工技术也可以用于聚丙烯，例如机械加工。 可以对聚丙烯零件进行表面处理，以增强印刷油墨和油漆的附着力。

双轴取向聚丙烯（BOPP）

当聚丙烯薄膜在纵向和横向拉伸并拉伸时，称为 双轴取向聚丙烯。 双轴取向提高了强度和清晰度。 BOPP被广泛用作包装产品的包装材料，如休闲食品，新鲜农产品和糖果。 易于涂覆，印刷和层压，以提供用作包装材料所需的外观和特性。 此过程通常称为转换。 它通常以大卷生产，然后在分切机上切成较小的卷，以用于包装机。

发展趋势

近年来，随着聚丙烯质量所要求的性能水平的提高，聚丙烯的生产过程中融入了各种想法和贡献。

具体方法大致有两个方向。 一种是使用循环型反应器生产的聚合物颗粒的均匀性的改善，另一种是使用保留时间分布窄的反应器生产的聚合物颗粒的均匀性的改善。

应用领域

由于聚丙烯具有抗疲劳性，因此大多数塑料活动铰链（例如翻盖瓶上的活动铰链）均由这种材料制成。 但是，重要的是要确保链分子跨铰链定向以最大化强度。

在某些高性能脉冲和低损耗RF电容器中，很薄的聚丙烯片（〜2–20 µm）用作电介质。

聚丙烯用于制造管道系统。 既涉及高纯度，又涉及强度和刚度（例如，用于饮用水，水力加热和冷却以及再生水）。 通常选择这种材料是因为其具有抗腐蚀和化学浸出的性能，对大多数形式的物理损伤（包括冲击和冻结）的弹性，其环境效益以及通过热熔合而不是粘合的能力。

许多医疗或实验室用塑料制品都可以用聚丙烯制成，因为它可以承受高压灭菌器中的热量。 其耐热​​性还使其可用作消费级水壶的制造材料。 用它制成的食品容器不会在洗碗机中融化，并且在工业热灌装过程中也不会融化。 因此，大多数用于乳制品的塑料桶都是用铝箔密封的聚丙烯（两种耐热材料）。 产品冷却后，通常会在缸体上盖上耐热性较低的材料（例如LDPE或聚苯乙烯）制成的盖子。 这样的容器提供了一个很好的模量差异实例，因为相对于相同厚度的聚丙烯，LDPE的橡胶感（更柔软，更柔软）是显而易见的。 坚固耐用，半透明，可重复使用的塑料容器，为各种公司（例如Rubbermaid和Sterilite）的消费者所用，形状和尺寸各异，通常由聚丙烯制成，尽管盖子通常由弹性更高的LDPE制成，因此可以卡在容器上容器将其关闭。 聚丙烯也可以制成一次性瓶，以容纳液体，粉状或类似的消费产品，尽管HDPE和聚对苯二甲酸乙二醇酯通常也用于制造瓶。 塑料桶，汽车电池，废纸bas，药房处方瓶，凉爽的容器，餐具和水罐通常由聚丙烯或HDPE制成，两者在环境温度下通常具有相当相似的外观，感觉和特性。

聚丙烯的常见应用是双轴取向聚丙烯（BOPP）。 这些BOPP板用于制造各种材料，包括透明袋。 当聚丙烯被双轴取向时，它变得透明并且可以用作艺术和零售产品的优良包装材料。

高度不褪色的聚丙烯被广泛用于制造家用地毯，地毯和垫子。

聚丙烯广泛用于绳索中，其独特之处在于它们轻到足以在水中漂浮。 对于相同的质量和结构，聚丙烯绳的强度类似于聚酯绳。 聚丙烯的成本低于大多数其他合成纤维。

聚丙烯还可以替代聚氯乙烯（PVC），用作低通风环境（主要是隧道）中低烟无卤电缆的绝缘材料。 这是因为它散发的烟雾少，并且没有有毒的卤素，这可能导致在高温条件下产生酸。

聚丙烯还用于特殊的屋面膜中，作为单层系统的防水顶层，而不是改性钻头系统。

聚丙烯最常用于塑料模制，其中在熔融状态下将其注入模具中，从而以相对较低的成本和较大的体积形成复杂的形状。 示例包括瓶盖，瓶和配件。

它也可以片状形式生产，广泛用于文具文件夹，包装和储物盒的生产。 广泛的色彩范围，耐用性，低成本和耐污垢性使其成为纸张和其他材料的保护套的理想选择。 由于这些特性，它被用在魔方贴纸中。

聚丙烯片材的可用性为设计师使用材料提供了机会。 轻巧，耐用且色彩鲜艳的塑料成为创建浅色阴影的理想媒介，并且已经使用互锁部分开发了许多设计，以制作精美的设计。

聚丙烯薄板是交易卡收集者的流行选择。 这些带有用于插入的卡袋（标准尺寸的卡袋为XNUMX个），用于保护卡袋的状况，并应存放在活页夹中。

膨胀聚丙烯（EPP）是聚丙烯的泡沫形式。 EPP的刚性低，因此具有非常好的冲击特性。 这使EPP在撞击后能够恢复其形状。 EPP被业余爱好者广泛用于模型飞机和其他无线电遥控车辆中。 这主要是由于其具有吸收冲击的能力，这使其成为RC飞机的初学者和业余爱好者的理想材料。

聚丙烯用于制造扬声器驱动单元。 它的使用是由BBC的工程师率先开发的，后来由Mission Electronics购买了专利权，用于他们的Mission Freedom扬声器和Mission 737 Renaissance扬声器。

聚丙烯纤维用作混凝土添加剂，以提高强度并减少开裂和剥落。 在易受地震影响的地区，例如加利福尼亚，在建造建筑物，桥梁等结构的基础时，向其中添加了PP纤维以提高土壤强度和减震效果。

聚丙烯用于聚丙烯桶中。

服装

聚丙烯是用于非织造布的主要聚合物，其中50％以上用于尿布或卫生产品，其经过处理以吸收水（亲水性）而不是自然排斥水（疏水性）。 其他有趣的非织造用途包括用于空气，气体和液体的过滤器，其中的纤维可以成型为片状或网状，可以打褶形成滤芯或滤层，以0.5至30微米范围内的各种效率进行过滤。 这样的应用发生在房屋的水过滤器或空调式过滤器中。 高表面积和天然亲油性聚丙烯非织造布是溢油的理想吸收剂，在河流溢油附近设有熟悉的浮动屏障。

聚丙烯或“ polypro”已用于制造寒冷天气的基础层，例如长袖衬衫或长内衣。 聚丙烯还用于温暖天气的服装中，其中的汗水可从皮肤转移走。 最近， 在美国军方的这些应用中，例如聚酯已经取代了聚丙烯。 华夏会。 尽管聚丙烯衣服不易燃，但会熔化，如果穿戴者发生任何形式的爆炸或火灾，可能会导致严重灼伤。 聚丙烯内衣已知用于保留体味，然后难以去除。 当前一代的聚酯不具有该缺点。

一些时装设计师已经采用聚丙烯制造珠宝和其他可穿戴物品。

医疗行业

它最常见的医学用途是用于合成，不可吸收的缝合线Prolene。

聚丙烯已用于疝气和盆腔器官脱垂修复操作中，以保护人体免受同一位置的新疝气的侵害。 一小片材料被放置在疝气的位置，在皮肤下方，无痛，很少被身体排斥。 但是，聚丙烯网会在数天至数年的不确定时间内侵蚀其周围的组织。 因此，FDA已针对在盆腔器官脱垂的某些应用中使用聚丙烯网状医疗包发出了一些警告，特别是由于患者报告的网状驱动组织侵蚀的数量持续增加，特别是在阴道壁附近使用时在过去的几年中。 最近，3年2012月35日，FDA下令XNUMX家这些网状产品的制造商研究这些设备的副作用。

最初被认为是惰性的，人们发现聚丙烯在体内会降解。 降解的材料在网状纤维上形成树皮状的外壳，并易于破裂。

EPP模型飞机

自2001年以来，膨化聚丙烯（EPP）泡沫作为业余无线电控制模型飞机的结构材料已得到普及和应用。 与易碎且易碎的泡沫聚苯乙烯泡沫（EPS）不同，EPP泡沫能够很好地吸收动力学冲击而不会破裂，保持原来的形状，并具有记忆形式的特征，使其能够恢复为原来的形状。时间短。 因此，其机翼和机身由EPP泡沫制成的无线电控制模型具有极强的弹性，并能够吸收撞击，从而完全破坏了由轻质传统材料（如轻木甚至EPS泡沫）制成的模型。 当EPP模型覆盖有廉价的玻璃纤维浸渍自粘胶带时，通常会表现出大大提高的机械强度，同时其轻便性和表面光洁度可与上述类型的模型媲美。 EPP在化学上也是高度惰性的，因此可以使用各种不同的粘合剂。 EPP可以加热成型，并且可以使用切割工具和砂纸轻松地完成表面处理。 EPP得到广泛认可的模型制作的主要领域是：

• 风力坡道
• 室内电动型材电动模型
• 手动滑翔机为小孩

在斜坡上升领域，EPP得到了极大的青睐和使用，因为它允许建造强度和机动性强的无线电控制模型滑翔机。 结果，由于材料EPP的强度特性的直接结果，斜坡作战（友好的竞争者试图通过直接接触将彼此的飞机击落空中的积极过程）和斜坡定向塔的训练已变得司空见惯。

建筑施工

特内里费岛的大教堂，拉古纳大教堂，在2002年至2014年进行了维修，结果发现拱顶和穹顶的状况很差。 因此，建筑物的这些部分被拆除，并由聚丙烯建筑物代替。 据报道，这是该材料首次在这种规模的建筑中使用。

回收利用

聚丙烯是可回收的，其数字为“ 5” 树脂识别码.

- 修护更新

聚丙烯制成的许多物品正是因为它具有回弹力并能抵抗大多数溶剂和胶水。 另外，很少有可用于粘合PP的胶水。 但是，可以用两件式环氧胶或热熔胶枪将不易弯曲的固态PP物体令人满意地连接起来。 制备很重要，用锉刀，金刚砂纸或其他磨蚀性材料打磨表面通常会很有帮助，以便为胶水提供更好的固定效果。 另外，建议在粘合之前用矿物油精或类似酒精清洁，以除去任何油或其他污染物。 可能需要一些实验。 还有一些可用于PP的工业胶，但是很难找到，特别是在零售商店中。

可以使用快速焊接技术将PP熔化。 通过快速焊接，塑料焊机在外观和功率上类似于烙铁，并配有用于塑料焊条的送料管。 高速焊头加热焊条和基体，同时将熔化的焊条压入位置。 将软化的塑料珠放入接头中，然后零件和焊条熔断。 对于聚丙烯，必须将熔化的焊条与制造或修理的半熔化的基础材料“混合”。 高速烙铁头“焊枪”本质上是具有宽而平坦的烙铁头的烙铁，可用于熔化焊接接头和填充材料以形成粘结。

健康问题

环境工作组将PP归类为中低危害。 PP是原液染色的，与棉相比，染色时不用水。

2008年，加拿大的研究人员断言，季铵杀生物剂和油酰胺从某些聚丙烯实验室用具中泄漏出来，影响了实验结果。 由于聚丙烯被广泛用于酸奶等食品容器中，因此，加拿大卫生部新闻发言人保罗·杜切斯内说，卫生部将对调查结果进行审查，以确定是否需要采取步骤保护消费者。