当我决定做塑料
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什么是PP? PP聚丙烯是最常见的塑料之一，聚丙烯(PP)属于热塑性树脂，是五大通用树脂之一。外观为白色粒料，无味、无毒，由于晶体结构规整，具备易加工、抗冲击强度、抗挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装及建材家具等方面具有广泛的应用。 |
▎PP的结构特点决定了其五大特性：
(1)它的分子结构与聚乙烯相似，但是碳链上相间的碳原子带有一个甲基(–CH3)。
(2)通常为半透明无色固体，无臭无毒。
(3)由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167℃，耐热且制品可用蒸汽消毒是其突出优点。
(4)密度0.90g/cm3，是最轻的通用塑料(10955, -50.00, -0.45%)。
(5)耐腐蚀，抗张强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。
而PP也有自己的缺点：耐低温冲击性差，较易老化；因此一般需要通过改性予以克服。
图 PP应用于餐具
PP的分类
PP可以有多种分类：
按甲基(-CH3)的空间位置：分为等规、间规和无规三类；
按聚合工艺：等规聚丙烯的聚合可以分为泥浆法、本体法、溶液法和气相法等几种方法；
按用途：可以分为扁丝(窄带)、纤维、薄膜、挤塑、吹塑、注塑等级别；
按单体：种类分为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯。
1.按甲基位置分类
按聚丙烯分子中甲基(-CH3)的空间位置不同分为等规、间规和无规三类。
(1)等规聚丙烯(全同立构聚丙烯)，英文缩写为IPP。
从立体化学来看，IPP分子中每个含甲基(-CH3)的碳原子都有相同的构型，即如果把主链拉伸(实际呈线团状)，使主链的碳原子排列在主平面内，则所有的甲基(-CH3)都排列在主平面的同一侧。
图 等规聚丙烯分子结构式
我国各石化企业生产的均聚聚丙烯都属于等规聚丙烯，基本性能如前所述，典型产品如独山子石化的S1003，扬子石化的F401，齐鲁石化的T30S等。
(2)间规聚丙烯，英文缩写为SPP。
从立体化学来看，SPP分子中含有甲基(-CH3)的碳原子分为两种不同构型且交替排列，如把主链拉伸，使主链的碳原子排列在主平面内，则所有的甲基(-CH3)交替排列在主平面的两侧。SPP是高弹性的热塑性塑料，有良好的拉伸强度，它可以像乙丙橡胶(15480, -185.00, -1.18%)那样进行硫化成为弹性体，机械性能优于一般不饱和橡胶。
图 间规聚丙烯分子结构式
(3)无规聚丙烯，英文缩写为APP。
从立体化学来看，APP主链上所连甲基(-CH3)在主平面上下两方呈无规则排列。APP曾是碳酸钙填充母料的载体树脂的主要原料，其原因是它作为IPP生产过程中的副产物，作为技术输出的外国公司认为它没有应用价值，只有焚烧处之，是我国的科技人员将其用于制作碳酸钙填充母料。
图 无规聚丙烯分子结构式
在八十年代初期，APP母料曾红极一时，为当时合成树脂原料奇缺的塑料工业带来巨大经济效益。后来北京燕山石化技术改造，改变了聚丙烯生产工艺，副产物APP的来源枯竭，碳酸钙填充母料用的载体树脂转向其它高分子材料，但APP作为一种聚合物，仍然有其自己的独特之处，至今仍有一些进口的APP在许多领域使用，这些APP已不再是IPP生产过程中的副产物，而是特殊工艺制造出的真正意义上的无规聚丙烯。
纯APP为典型的非晶态高分子材料，内聚力较小，玻璃(1302, 18.00,1.40%)化温度低，常温下呈橡胶状态，而高于50℃时即可缓慢流动。
2.按聚合工艺分类
按聚合工艺，等规聚丙烯的聚合可以分为泥浆法、本体法、溶液法和气相法等几种方法。目前气相法由于聚合物以固态粒子形式存在，没有溶剂参与，也不必脱出催化剂残渣，故以占据主导地位。
具有我国自主知识产权的液相本体法聚合而成的聚丙烯产品为粉状，俗称小本体聚丙烯或称粉状聚丙烯，它是以炼油厂尾气中提取的丙烯为原料聚合而成的。目前全国共有六十多套小本体装置，年产量少则几千吨，多则几万吨。由于直接以粉状产品出售，没有加入抗氧剂等助剂，故存放时间受到限制。
我国已制定该种聚丙烯树脂的行业标准Q/SHC001-1999粉状聚丙烯的分子量分布往往比较宽，由于是一釜一釜间歇操作，树脂的性能相互之间差别较大，因此在使用时往往仅作为部分基体树脂使用以求降低成本，或者经过改性再加以使用。
3.按用途分类
按用途可以分为扁丝(窄带)、纤维、薄膜、挤塑、吹塑、注塑等级别。
图 PP应用于汽车保险杆
4.按单体种类分类
按单体种类分为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，均聚聚丙烯是指在聚丙烯主链上只有一种链节，而共聚聚丙烯在主链上除丙烯链节外还分布着其它单体反应后形成的链节。共聚聚丙烯在很大程度上可以改变聚丙烯的性能。丙烯和乙烯共聚的聚丙烯又可分为嵌段共聚和无规共聚两种，其英文缩写分别为PP-B和PP-R。
图 PP应用与板材
•PP-B是在单一的丙烯聚合后除去未反应的丙烯，再与乙烯聚合而得到的，实际上是由聚丙烯、聚乙烯和末端嵌段共聚物组成的混合物，它既保持了一定程度的刚性，又提高了聚丙烯的抗冲击性能，特别是低温抗冲击性能，但透明度和光泽度下降明显。
•PP-R的是将丙烯及乙烯单体混合在一起聚合，在聚合物主链上无规则地分布着丙烯单体或乙烯单体反应后的链段。乙烯链段的存在使共聚物无法结晶，即使乙烯含量很少，也会使聚丙烯的结晶能力大大降低。例如含3%乙烯时，聚丙烯的玻璃化温度下降11℃，如果用此种聚丙烯为原料制成薄膜，其使用最低温度可降低10℃左右。
PP-R的特征是结晶度低、透明性好，较之均聚聚丙烯(PP-H)，在同样的熔体流动速率情况下，PP-R的脆化温度显著降低，冲击强度也有所提高。近年来无规共聚聚丙烯PP-R在热水给水管道上的应用得到认可，并得以大规模推广应用。用PP-R制成的管材料输送70℃的热水，长期内压达到1MPa时，使用寿命可达到50年。
图 R-PP管材
同时由于材料的导热系数仅为合金钢管二百分之一，故在输送热水时，保温性能极佳，用于热水及采暖系统可显著节能。PP-R管材专用料的著名生产厂商有北欧化工(BOREALIS)、德国赫斯特公司(HOECHST)、奥地利石油公司(PCD)等。
下一期我们会再复习一下聚丙烯的生产工艺与应用，敬请期待。
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