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聚丙烯的用途

聚丙烯的用途聚丙烯的基本性质特点特点无嗅、无味、无毒的乳白色粒状产品或粉状产品,相对密度0.90~0.91。

熔点164~167℃。

具有优良的机械性能、耐热性能、电绝缘性能,化学稳定性也好,与多数化学药品不发生作用。

但耐光性差,易老化,低温下冲击强度较差,染色性差,需采用添加助剂、共混、共聚等方式加以改进。

不溶于水,也不吸水,可在水中煮沸,在130℃下消毒,易加工成型。

适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。

常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用,可用于食具。

PP是一种半结晶性材料。

它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。

由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。

聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。

PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。

PP的维卡软化温度为150℃。

由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。

PP不存在环境应力开裂问题。

PP的流动率MFR范围在1~40。

低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。

对于相同MFR的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。

由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.8~2.5%。

加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。

均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。

然而,它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。

PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。

生产方法①淤浆法。

在稀释剂(如己烷)中聚合,是最早工业化、也是迄今生产量最大的方法。

②液相本体法。

在70℃和3MPa的条件下,在液体丙烯中聚合。

③气相法。

在丙烯呈气态条件下聚合。

后两种方法不使用稀释剂,流程短,能耗低。

液相本体法现已显示出后来居上的优势。

性能1.力学性能聚丙烯的力学性能与聚乙烯相比,其强度、刚度和硬度都比较高,光泽性也好。

其冲击强度对温度依赖性很大,特别是低温冲击强度低。

聚丙烯还具有优良的抗弯曲疲劳性。

2.热性能聚丙烯具有良好的耐热性,可在100℃以上使用,轻载下可达到120℃。

无载条件下最高连续使用温度可达120℃,短期使用温度为150℃。

聚丙烯耐沸水、耐蒸汽性良好。

热导率为0.15-0.24w/(m·k),小于聚乙烯,是很好的绝热保湿材料。

3.耐化学药品性能聚丙烯是非极性晶型烷烃类聚合物,具有很高的耐化学腐蚀性,室温下不溶于任何溶剂。

聚丙烯具有很好的耐环境应力开裂性,但可被芳香烃、卤代烃溶胀。

4.电性能聚丙烯具有优良的电绝缘性能,基本不受环境湿度和电场频率改变的影响,是优良的介电材料和电绝缘材料。

聚丙烯耐电弧性很好,但低温脆性限制了聚丙烯在绝缘领域的应用。

5.环境性能聚丙烯耐候性很差,叔碳上氢容易氧化,对紫外线很敏感,在氧和紫外线作用下易降解,聚丙烯生产必须加入抗氧剂和光稳定剂。

有铜存在时,其氧化降解速度会增加百倍,需要加入铜类抑制剂。

6.加工性能(1)聚丙烯吸水率很低,加工前不需要对粒料进行干燥处理。

(2)聚丙烯的熔体接近于非牛顿流体,黏度对剪切速率和温度都比较敏感,提高压力或增加温度都可以改善聚丙烯的容易流动性,但以提高压力较为明显。

(3)由于聚丙烯为结晶类聚合物,所以成型收缩率比较大,一般在 1 %~2.5%的范围内,且具有较明显的后收缩性。

在加工过程中易产生取向,因此在设计模具和确定工艺参数时要充分考虑以上因素。

(4)聚丙烯受热时容易氧化降解,在高温下对氧特别敏感,为防止加工中发生热降解,一般在树脂合成时即加人抗氧。

剂。

此外,还应尽量减少受热时间,并避免受热时与氧接触。

(5)聚丙烯一次成型性优良,几乎所有的成型加工方法都可适用,其中最常采用的是注射成型与挤出成型。

聚丙烯的用途1.以PP为载体的碳酸钙填充母料碳酸钙填充母料自上世纪八十年代初诞生以来,已为塑料加工行业和全社会做出了巨大贡献,年产量达一百多万吨,是改性塑料重要的品种之一。

填充母料的载体最初使用的是聚丙烯聚合时的副产物——无规聚丙烯 (APP),故亦称之为APP母料。

后因北京燕山石化公司技术改造,无规聚丙烯的来源枯竭,而碳酸钙作为合成树脂紧缺年代的替代物,市场需求旺盛。

在此背景下以聚乙烯树脂为载体的碳酸钙填充母料应运而生,如LDPE1F7B至今仍然是多数填充母料的主要原料。

由于填充母料的主要用途是聚丙烯编织袋用的扁丝和打包带,从价格、相容性和扁丝强度等方面考虑,使用聚丙烯为载体树脂更适合于此种填充母料。

二十世纪九十年代初,当时的轻工业部塑料加工应用研究所率先推出以粉状聚丙烯为载体树脂的碳酸钙填充母料,称之为PPM母料。

PPM母料以小本体PP粉料为载体,在价格上比起1F7B等PE树脂有显著优势,至今也仍保持着1000元/吨以上的差价。

同时PP本身的密度低,意味着相同质量的树脂有更多数量的聚合物承担载体树脂的任务。

此外PP的强度高于PE,同样情况下可使扁丝、打包带等具有更高的强度,见表1、表2。

将不同载体树脂制成的填充母料用于PP注塑制品时,也会得到与扁丝、打包带等制品类似的结果,即将PP为载体树脂的填充母料与其它树脂为载体的填充母料相比,按QB 1126-91《聚烯烃填充母料》行业标准规定制成的注塑样条中,当配方相同、制样设备、条件相同时,PP为载体的填充母料效果最好,见表3。

2.以代替ABS为主要目标的改性聚丙烯专用料(1)日本卡尔普株式会社的CALP专用料组成、性能及用途CALP专用料在很多场合可以替代价格昂贵的ABS,但仍然有明显的不足。

•密度比ABS大;•表面硬度低,不耐刻划;•刚性不足;•表面光泽度低;•表面涂装性差;·成型尺寸收缩率大。

原来使用ABS的注塑成型模具需加以修改才能使用改性PP专用料。

(2)高光泽PP专用料(3)可漆PP专用料以往通过接枝改性来提高PP的可漆性,但必须使用专用漆才能表面涂装。

北京聚英慧点塑料科技有限公司研制的可漆PP专用料,由于使用了助剂A,得到了比接枝改性PP更好的可漆性能,可以在保证材料良好力学性能的前提下,直接使用普通硬胶漆进行表面涂装。

3.汽车零部件用改性聚丙烯专用料4.家电用改性聚丙烯专用料洛阳石化总厂研究所使用乙烯—辛烯共聚物和增韧母料提高了聚丙烯的韧性,同时使用多种无机材料以保持模量不变。

他们还使用抗氧剂保证了改性聚丙烯的耐热氧化性。

此种改性聚丙烯具有高流动性、高韧性和高模量和耐候几大特点,适合用于大尺寸薄壁制品的注塑成型,可用于空调器的零部件生产。

研究结果表明POE和自制增韧母料并用,可在缺口冲击强度达80J/m以上的情况下,改性PP的弯曲模量仍可达到1700MPa;综合使用滑石粉等无机填料,可使改性PP的缺口冲击强度达到70J/m时,弯曲强度进一步提高;综合使用抗氧剂1010、168、1330和抗紫外线剂770,可使改性PP在95℃热老化箱中放置100小时后,拉伸强度仍然能达到初始值的93.8%。

营口洗衣机总厂以均PP粉料为基础料,填料经表面活化处理的800目滑石粉25%,再加入适量EPDM和抗氧剂等助剂,经混炼造粒制成的改性PP可用于制作干衣机中的关键部件——双翼风扇。

该风扇是在80±5℃环境下长时间运行的旋转刚性体,同时承担换热任务,靠它将湿衣物中蒸发出来的水蒸汽聚集凝结成水排出机体外。

该扇叶由数十个折曲片翼组成,属薄壁长流道距离制品,因此要求材料不仅刚性好、耐热性好、尺寸稳定性好、韧性也要好,还要求有良好的加工流动性。

该改性PP的性能为:MFR:10±1g/min,拉伸强度:32-34MPa,弯曲弯曲弹性模量:2.1-2.5GPa,Izod冲击强度(23℃/-20℃):60-70/20-30,维卡软化点:154℃。

5.户外家具用改性PP专用料户外使用的休闲椅、桌、沙滩椅等大部分使用聚丙烯制造,而且为了提高生产效率,大多是一次注塑成型,这就要求原材料具有良好的力学性能和成型加工性能,同时还要求优异的耐老化(耐候)性能。

国内研制的户外家具用改性PP专用料的性能见表11。

作为家具料,制品的表面光泽也是很重要的指标。

研究结果表明,增韧剂中POE影)填充PP的光泽度最高。

响最小,在填料中硫酸钡(BaSO46.聚丙烯的老化与耐老化研究PP的主链上有叔碳原子,在热、氧、紫外线等外界因素作用下极易发生化学变化,其表现为红外吸收光谱中出现羰基峰,随后生成过氧化物,断裂后形成游离基,这些游离基进一步引起整个大分子链裂解、支化与交联,使PP失去高分子材料的特征,丧失其使用性能。

宏观上可以通过PP特性粘度下降或熔体流动速率增大而加以判断。

特性粘度下降或熔体流动速率增大,意味着聚丙烯分子量变小。

例如分子量为27.1万的PP 在310℃的加工温度下挤出加工三次后,分子量降低至5.23万。

PP主链断裂产生大量游离基,一方面会继续攻击主链上碳原子,导致新的降解反应,同时也还会伴随着游离基之间的藕合或交联,分子量下降的速度有可能减慢,但材料宏观上会变硬和脆化。

降解过程中产生的氧化结构(如羰基、过氧化物等),会进一步提高对光引起降解的敏感性。

根据作用机理不同,抗氧剂可分为游离基链反应终止剂(主抗氧剂)和过氧化物分解剂(辅助抗氧剂)两类。

现在市场上有许多种抗氧剂供选用。

选用的原则是价格、与PP的相容性和抗氧化效果。

目前获得认可,且技术经济两方面较为合适的抗氧剂是酚类1010和亚磷酸酯168的复配物,称之为B215或B225,前者1010与168比例为1:2,后者1010与168比例为1:1。

图10表明不同抗氧剂对PP熔体流动速率的影响。

从图中可以看出没有抗氧剂时,PP仅挤出4次就已严重降解,而加入亚磷酸酯626的PP,经反复挤出受热10次熔体流动速率仍然变化不大。

图1 抗氧剂PP熔体流动速率的影响图2 PP熔体流动速率随挤出加工次数的变化O:空白C:1010 D:168 B:QS215 A:B215(北化)E:德国Bayer公司产F:美国GE公司产亚磷酸酯C:CA+DLTP E:1010+DLTP图1所示的曲线中,B线表明经十次挤出受热后,PP的熔体流动速率基体没有变化,这是由轻工业部塑料加工应用研究所研制的最佳主辅抗氧剂复配物QS215。

以上试验中PP为北京燕化2401粉料,未加过任何助剂,其配比为PP:抗氧剂:硬脂酸钙=100:0.25:0.25;挤出加工工艺条件:五区温度(℃)从加料口到机头分别为150、210、230、240、230,螺杆转速为60r/min。

在加工过程中只要加入足够量的抗氧剂并分散均匀,就可以保证PP在整个热历程中的稳定,而且在成型后的相当时期内都保持良好的稳定,不会发生严重降解。

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