PP塑膠

PP塑膠，化學(xué)名稱:聚丙烯，特點(diǎn):密度小,強(qiáng)度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化。適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件。

聚丙烯，英文名稱:Polypropylene(PP)，日文名稱:ポリプロピレン，分子式:(C3H6)n。CAS 登錄號(hào):9003-07-0，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹(shù)脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯(isotactic polypropylene)、無(wú)規(guī)聚丙烯(atactic polypropylene)和間規(guī)聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三種。

介紹

甲基排列在分子主鏈的同一側(cè)稱等規(guī)聚丙烯，

聚丙烯樹(shù)脂若甲基無(wú)秩序的排列在分子主鏈的兩側(cè)稱無(wú)規(guī)聚丙烯，當(dāng)甲基交替排列在分子主鏈的兩側(cè)稱間規(guī)聚丙烯。一般工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯樹(shù)脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)含量約為95%，其余為無(wú)規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。通常為半透明無(wú)色固體，無(wú)臭無(wú)毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點(diǎn)可高達(dá)167℃。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。密度小，是最輕的通用塑料。缺點(diǎn)是耐低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過(guò)改性予以克服。

共聚物型的PP材料有較低的熱變形溫度(100℃)、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度，PP的沖擊強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題。PP的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(MFR)通常在1~100。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。對(duì)于相同MFR的材料，共聚型的抗沖強(qiáng)度比均聚型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.6~2.0%。

性質(zhì)描述

中文名: 聚丙烯[1]

聚丙烯結(jié)構(gòu)圖3D模型

中文別名:丙綸;聚丙烯纖維;丙綸短纖維;聚丙烯短纖維;丙綸短纖;丙綸fdy;丙綸長(zhǎng)絲fdy;煙用聚丙烯過(guò)濾絲束油劑[2]

英文名: Polypropylene

縮 寫(xiě): PP

化學(xué)式: (C3H6)n

CAS號(hào): 9003-07-0

密 度: 0.85-0.90g/cm3

熔 點(diǎn): 164~170℃

特性

PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅(jiān)硬并且有更高的熔點(diǎn)。由于均聚物型的PP溫度低于0℃以下時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無(wú)規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。 共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度(100℃)、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。

PP的強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對(duì)PP進(jìn)行改性。

PP的流動(dòng)率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。對(duì)于相同MFR的材料，共聚物型的強(qiáng)度比均聚物型的要高。 由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。

均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對(duì)芳香烴(如苯)溶劑、氯化烴(四氯化碳)溶劑等沒(méi)有抵抗力。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。

注塑工藝

干燥處理:如果儲(chǔ)存適當(dāng)則不需要干燥處理。

熔化溫度:220~275℃，注意不要超過(guò)275℃。

模具溫度:40~80℃，建議使用50℃。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。

注射壓力:可大到1800bar。

注射速度:通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應(yīng)使用較高溫度下的低速注塑。

流道和澆口:對(duì)于冷流道，典型的流道直徑范圍是4~7mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類(lèi)型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。 對(duì)于邊緣澆口，最小的澆口深度應(yīng)為壁厚的一半;最小的澆口寬度應(yīng)至少為壁厚的兩倍。PP材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。

成型特性

1.結(jié)晶料，吸濕性小，易發(fā)生融體破裂，長(zhǎng)期與熱金屬接觸易分解。

2.流動(dòng)性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔，凹痕，變形。

3.冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度.料溫低溫高壓時(shí)容易取向，模具溫度低于50度時(shí)，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形。

4.塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應(yīng)力集中。

制品用途

注塑制品

PP樹(shù)脂用在注塑制品中的比例可占一半左右，其中日用品以普通PP為原料，汽車(chē)配件以增強(qiáng)或增韌PP為原料，而其它用途則以高沖擊強(qiáng)度和低脆化溫度的共聚聚丙烯PPC原料為主。

汽車(chē):PP越來(lái)越成為汽車(chē)配件的主導(dǎo)材料，成為第一大汽車(chē)用塑料品種。增韌PP用于保險(xiǎn)杠和輪殼罩等，增強(qiáng)PP則用于儀表盤(pán)、方向盤(pán)、手柄、容器、蓄電池殼等。

日用品:普通PP常用于注塑衣架、椅子、凳子、桶、盆、玩具、文具、辦公用品、家具、鉸鏈、周轉(zhuǎn)箱等。

電器:改性PP用于洗衣機(jī)桶、電視機(jī)外殼、電風(fēng)扇葉、電冰箱內(nèi)襯、小家電外殼等。

薄膜制品

PP薄膜占PP用量的10%左右，其特點(diǎn)為透明性和表面光澤接近玻璃紙，但柔軟性不好，手揉有強(qiáng)聲;強(qiáng)度高，可用于重包裝材料;透氧率僅為HDPE薄膜的30%，適用于塑料制品有限公司防潮包裝材料，比如高級(jí)衣物、藥品、香煙等的包裝。

PP薄膜的耐熱性能好，可進(jìn)行煮沸消毒，用于冷凍和保鮮食品的包裝。

PP薄膜的電絕緣性能好，經(jīng)過(guò)熱定型處理的定向薄膜可用于電容器、電機(jī)、變壓器的絕緣材料，比PET薄膜還要好。

PP雙向拉伸薄膜(BOPP)的強(qiáng)度、透明性、光澤度等都很好，可用于打字機(jī)帶、粘膠帶基膜、香煙包裝膜等。

纖維制品

PP纖維制品主要包括單絲、扁絲、纖維三類(lèi)。

PP單絲的密度小、韌性好、耐磨性好，適用于生產(chǎn)繩索、漁網(wǎng)等。

PP扁絲拉伸強(qiáng)度高，適用于生產(chǎn)編織袋，用來(lái)替代傳統(tǒng)的麻袋。PP編織袋具有高強(qiáng)度，常用于化肥、水泥、糧食、食糖、礦物粉、化工原料的包裝。PP扁絲還可以生產(chǎn)編織布，用于帳篷、防雨布、彩條布等。

PP纖維則廣泛用于地毯、毛毯、衣料、蚊帳、人造草坪、人造毛、尿布、濾布、無(wú)紡布和窗簾等。

擠出制品

管材管件:主要以PPC為原料，用于上水、排水、供暖、化工腐蝕性介質(zhì)等;管材與管件間可用熱熔法連接。

片材:常以PP/PE共混物為原料，主要用于文具和吸塑制品，比如文件夾、名牌夾、影集、一次性水杯等。

另外，PP還可以用來(lái)擠出棒材、板材等制品。

中空制品

PP中空制品的透明性和力學(xué)性能好，單層瓶主要用于洗滌劑、化妝品和藥品的包裝，與阻隔材料復(fù)合的復(fù)合瓶可用于食品、液體燃料、化學(xué)試劑的包裝。

原料加工

塑料原料加工過(guò)程主要是膠粒熔融、流動(dòng)、定型后冷卻成為成品，是一個(gè)加溫后再冷卻的過(guò)程，也是塑料從顆粒改變到各不同形狀的過(guò)程，以下將就各個(gè)不同階段角度去說(shuō)明加工過(guò)程。

熔融

裝置加溫器(Heater)讓原料顆粒逐漸熔解成流體狀流動(dòng)，主要以各不同原料適合溫度調(diào)節(jié)，調(diào)高溫度會(huì)趨使原料流動(dòng)加快，可增加效率但不一定能保證良率，必須取得合適的平衡。另良好的效果與PP遇高熱裂解的特性，都是生產(chǎn)時(shí)最好能讓原料順利流暢到模頭，以避免充料不足或回流現(xiàn)象的產(chǎn)生，回流代表原料流動(dòng)較產(chǎn)出速率快，最后會(huì)造成平均流動(dòng)效率加大等于MFR提高，是加工可利用的方法之一，但卻也造成MFR分布非常態(tài)可能導(dǎo)致不穩(wěn)定性加大，導(dǎo)致不良率可能加大。不過(guò)PP成品因?yàn)閼?yīng)用的關(guān)系都不是尺寸精密度很高的產(chǎn)品，所以影響還不大。

螺桿

PP加工絕大部份都是靠螺桿帶動(dòng)流動(dòng)性，所以螺桿的設(shè)計(jì)影響非常大，口徑大小影響產(chǎn)出量，壓縮比大小影響壓力值也影響產(chǎn)出量及成品效果，這也包括多種材料(色母、添加劑及改質(zhì)劑) 的混煉效果。原料流動(dòng)主要靠加溫器，但原料翻動(dòng)磨擦也會(huì)產(chǎn)生磨擦熱能促使流動(dòng)性加快，所以螺桿壓縮比小帶動(dòng)流動(dòng)小，轉(zhuǎn)速必須加大所造成磨擦熱能必較壓縮比大的螺桿多。所以常說(shuō)塑料加工無(wú)師傅，用心了解機(jī)器性能的人就是師傅。原料受熱不只是加溫器而已，必須連摩擦熱及窒留時(shí)間都并算在內(nèi)。所以這是實(shí)務(wù)問(wèn)題，經(jīng)驗(yàn)有助于生產(chǎn)問(wèn)題解決及效率。螺桿如果需要混煉效果特別好，有時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)二段式不同螺桿或雙軸螺桿并分設(shè)各段不同形式螺桿以達(dá)各式混煉效果。

模具或模頭

塑料重新定型依靠的是模具或模頭，射出成型成品是立體的，模具也比較復(fù)雜更要考慮收縮率問(wèn)題，其它皆為平面、條狀、針狀連續(xù)式產(chǎn)品模頭，若為特殊形狀則歸為異型，需要注意立即冷卻定型問(wèn)題。塑料機(jī)器的設(shè)計(jì)大部份皆像注射針筒，螺桿帶動(dòng)的擠壓力量都會(huì)在小小出口造成巨大壓力，提高生產(chǎn)效率。當(dāng)模頭設(shè)計(jì)為平面時(shí)如何讓原料平均分布整個(gè)面上，衣架模頭的設(shè)計(jì)就十分重要，講究的壓出機(jī)會(huì)增加魚(yú)鰓式幫浦穩(wěn)定原料供應(yīng)量。

冷卻

射出模具除了澆道澆口灌注原料外，也有冷卻水道冷卻原料設(shè)計(jì)。壓出成型則靠滾輪內(nèi)冷卻水道來(lái)達(dá)成冷卻效果，除外也有風(fēng)刀，冷卻水直接淋在吹袋上，以及中空吹氣等冷卻方式。

延伸

成品再加工延伸會(huì)增強(qiáng)效果，例如打包帶靠前后滾輪帶動(dòng)速率不一即造成延伸效果，成品配向延伸部份抗張拉力加強(qiáng)不易撕斷，但橫向就極容易撕開(kāi)。分子量分布也會(huì)影響高速生產(chǎn)時(shí)的延伸效果，所有壓出成品包括纖維都有不等的延伸，真空及壓空成型也可視為延伸的另一種形式。

收縮

任何原料都有收縮率的問(wèn)題，收縮原因來(lái)自熱脹冷縮與結(jié)晶形成時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力所造成。一般而言熱脹冷縮較易克服，可在加工上以延長(zhǎng)冷卻時(shí)間，持續(xù)保壓即可做好，結(jié)晶原料較非結(jié)晶往往有更大的收縮差異，以PP而言約在千分之十六，但ABS僅千分之四左右，差異很大這部份要在模具上克服，或者往往添加減少收縮率的添加劑克服，壓出平板也常添加LDPE去改善頸縮的問(wèn)題。

改性技術(shù)

填充改性

填充改性是在塑料中添加相對(duì)廉價(jià)的非金屬礦粉體材料或其它材料，從而降低制品的原材料成本，同時(shí)還可以改善塑料材料某些性能，比如剛性、硬度和耐熱性等。通常使用的非礦粉體材料有碳酸鈣(輕鈣、重鈣)、滑石粉、云母粉、高嶺土、硅灰石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂或水鎂石粉、沉淀硫酸鋇或重晶石粉等。

填料種類(lèi)改性效果

碳酸鈣(重鈣、輕鈣)增量降低成本、提高抗沖擊性能、改善印刷性

滑石粉(片狀)增量降低成本、提高剛性和耐熱性、提高尺寸穩(wěn)定性

云母粉(片狀)顯著提高剛性和耐熱性，提高尺寸穩(wěn)定性和耐高溫蠕變性

煅燒高嶺土提高電絕緣性

硅灰石(針狀)有一定增強(qiáng)效果、提高表面硬度

沉淀硫酸鋇(重晶石粉)提高制品表面光澤、增大材料密度

氫氧化鋁、氫氧化鎂(水鎂石粉)作為阻燃劑使用，達(dá)到填充、阻燃、消煙三重效果

炭黑制作導(dǎo)電塑料，達(dá)到永久抗靜電效果，提高耐光照老化性

金屬粉末制作導(dǎo)電塑料，達(dá)到永久抗靜電效果

木粉降低成本、有利資源再生利用

石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯提高潤(rùn)滑性、減小摩擦力

填充改性中也存在填料在聚丙烯基體中的分布、分散是否均勻的問(wèn)題，同時(shí)填料顆粒表面需經(jīng)適當(dāng)處理才能與非極性聚丙烯的分子有較好的親合性。填料的表面處理方法及處理劑的選擇是決定填充改性成敗的關(guān)鍵。

填充改性PP生產(chǎn)工藝，其主機(jī)都是混煉型擠出機(jī)，可以根據(jù)不同的需要采用不同的螺桿形式。通常情況下多采用單螺桿擠出機(jī)或雙波狀螺桿擠出機(jī)或雙波狀螺桿擠出機(jī)，只有在特殊專用料的生產(chǎn)上采用雙螺桿機(jī)擠出機(jī)，不過(guò)對(duì)用碳酸鈣填充或滑石粉填充、選用單螺桿或雙波狀螺桿擠出設(shè)備完全可以實(shí)現(xiàn)。

共混改性

采用機(jī)械的辦法，在已經(jīng)生成的聚合物中加入其它聚合物，使其性能發(fā)生變化稱之為共混改性。

改性效果改性用添加物

提高抗低溫沖擊性乙丙橡膠、EPDM、POE、EVA、SBS

提高透明性LDPE、乙丙橡膠、POE

提高著色性聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯、聚偏二氯乙烯

提高氣密性(氣體阻隔性)聚酰胺、聚偏二氯乙烯

改進(jìn)抗靜電性聚乙烯醇

在共混改性中必須注意不同聚合物之間的相容性，在相容性較差的兩種聚合物共混時(shí)，往往需要加入分別和兩種聚合物相容性都好的第三組分，稱之為相容 劑。例如聚丙烯和尼龍-6的相容性極差，單*機(jī)械的力量不能把二者混勻，此時(shí)如加入少許已經(jīng)接枝有順丁烯二酸酐的聚丙烯，由于順丁烯二酸酐與尼龍-6的酰 胺基團(tuán)可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就可以大大改善聚丙烯和尼龍-6的相容性。

共混改性中需注意的是只有形成不完全相容的多相體系，同時(shí)又能使兩種聚合物達(dá)到相互均勻分散時(shí)，才能達(dá)到預(yù)期的改性效果。

增強(qiáng)改性PP

纖維狀材料加入到塑料中，可以顯著提高塑料材料的強(qiáng)度，故稱之為增強(qiáng)改性。大徑厚比的材料可以顯著提高塑料材料的彎曲模量(剛性)，也可以將其稱之為增強(qiáng)改性。

玻璃纖維是主要的增強(qiáng)材料，可以顯著提高PP塑料的拉伸強(qiáng)度。玻纖含量一般不超過(guò)40%，一般認(rèn)為在纖維長(zhǎng)度大于0.2mm時(shí)有改性效果，其玻纖的直徑在十幾個(gè)微米時(shí)效果較好。玻纖含量增大時(shí)，增強(qiáng)PP的加工流動(dòng)性相應(yīng)下降，但仍屬流動(dòng)性較好的塑料。

由于玻纖增強(qiáng)PP可以提高機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性，且玻纖增強(qiáng)PP的耐水蒸汽性、耐化學(xué)腐蝕性和耐蠕變性都很好，在許多場(chǎng)合可以作為工程塑料使用，如風(fēng)扇葉片、暖風(fēng)機(jī)格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等。

應(yīng)用范圍

汽車(chē)工業(yè)(主要使用含金屬添加劑的PP:擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等)，器械(洗碗機(jī)門(mén)襯墊、干燥機(jī)通風(fēng)管、洗衣機(jī)框架及機(jī)蓋、冰箱門(mén)襯墊等)，日用消費(fèi)品(草坪和園藝設(shè)備如剪草機(jī)和噴水器等)。

物理性能

聚丙烯為無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)味的乳白色高結(jié)晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/rm，是目前所有塑料中最輕的品種之一。它對(duì)水特別穩(wěn)定，在水中的吸水率僅為0. O1%，分子量約8萬(wàn)一15萬(wàn)。成型性好，但因收縮率大(為1%~2.5%).厚壁制品易凹陷，對(duì)一些尺寸精度較高零件，還難于達(dá)到要求，制品表面光澤好，易于著色。[4]

力學(xué)性能

聚丙烯的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能。聚丙烯力學(xué)性能的絕對(duì)值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍屬于偏低的品種，其拉伸強(qiáng)度僅可達(dá)到30 MPa或稍高的水平。等規(guī)指數(shù)較大的聚丙烯具有較高的拉伸

強(qiáng)度，但隨等規(guī)指數(shù)的提高，材料的沖擊強(qiáng)度有所下降，但下降至某一數(shù)值后不再變化。

溫度和加載速率對(duì)聚丙烯的韌性影響很大。當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時(shí)，沖擊破壞呈韌性斷裂，低于玻璃化溫度呈脆性斷裂，且沖擊強(qiáng)度值大幅度下降。提高加載速率，可使韌性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變的溫度上升。聚丙烯具有優(yōu)異的抗彎曲疲勞性，其制品在常溫下可彎折106次而不損壞。

但在室溫和低溫下，由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，所以沖擊強(qiáng)度較差。聚丙烯最突出的性能就是抗彎曲疲勞性，俗稱百折膠。[5]

熱性能

聚丙烯具有良好的耐熱性，制品能在100℃以上溫度進(jìn)行消毒滅菌，在不受外力的條件下，150℃也不變形。脆化溫度為-35℃，在低于-35℃會(huì)發(fā)生脆化，耐寒性不如聚乙烯。對(duì)于聚丙烯玻璃化溫度的報(bào)道值有一18qC, OqC, 5℃等，這也是由于人們采用不同試樣，其中所含晶相與無(wú)定形相的比例不同，使分子鏈中無(wú)定形部分鏈長(zhǎng)不同所致。聚丙烯的熔融溫度比聚乙烯約提高40一50%，約為164一170℃, 100%等規(guī)度聚丙烯

熔點(diǎn)為176℃。[5]

化學(xué)穩(wěn)定性

聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性很好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對(duì)其它各種化學(xué)試劑都比較穩(wěn)定;但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使聚丙烯軟化和溶脹，同時(shí)它的化學(xué)穩(wěn)定性隨結(jié)晶度的增加還有所提高，所以聚丙烯適合制作各種化工管道和配件，防腐蝕效果良好。

電性能

它有較高的介電系數(shù)，且隨溫度的上升，可以用來(lái)制作受熱的電氣絕緣制品。它的擊穿電壓也很高，適合用作電氣配件等?？闺妷?、耐電弧性好，但靜電度高，與銅接觸易老化。

耐候性

聚丙烯對(duì)紫外線很敏感，加入氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酯、碳黑或類(lèi)似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。

疏水參數(shù)計(jì)算參考值(XlogP):3.32、 氫鍵供體數(shù)量:03、 氫鍵受體數(shù)量:34、 可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量:15、 互變異構(gòu)體數(shù)量:6、 拓?fù)浞肿訕O性表面積(TPSA):29.5避免強(qiáng)氧化劑，氯，高錳酸鉀密閉,陰涼干燥處保存，確保有良好的通風(fēng)。