聚丙烯是一種熱塑性聚合物(熱塑性:指一種材料加熱後可以熔化冷卻後有可以硬化,並可以反複進行;聚合物:指天然或合成化合物,其分子是由一係列簡單的單體小子重複連接起來的大分子),應用非常廣泛,甚至澳大利亞的鈔票都是用PP製的。PP有異乎尋常的抗化學溶劑、抗酸抗堿能力。
能製造高純度的PP,用於半導體工業。它也抗細菌生產,適合作一次性注射器和醫療設備。可用於注塑成型或機加工和焊接。可用於管材、過濾材料、喇叭筒和其它質量要求比聚乙烯製品高的塑料製品。鈔票是用雙軸拉伸PP(BOPP)製的,這樣它的耐用性能提高了。
聚丙烯是意大利化學家Giulio Natta在1950年(nian)初(chu)期(qi)發(fa)現(xian)的(de)。現(xian)代(dai)科(ke)學(xue)中(zhong),發(fa)明(ming)一(yi)項(xiang)東(dong)西(xi)可(ke)能(neng)在(zai)不(bu)同(tong)地(di)點(dian)的(de)人(ren)在(zai)同(tong)一(yi)時(shi)期(qi)發(fa)明(ming)出(chu)來(lai)。聚(ju)丙(bing)烯(xi)就(jiu)是(shi)這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)極(ji)端(duan)的(de)例(li)子(zi),被(bei)獨(du)立(li)發(fa)明(ming)了(le)大(da)約(yue)九(jiu)次(ci)。那(na)是(shi)專(zhuan)利(li)代(dai)理(li)律(lv)師(shi)夢(meng)寐(mei)以(yi)求(qiu)的(de)好(hao)戲(xi)連(lian)連(lian)的(de)劇(ju)本(ben),訟(song)爭(zheng)至(zhi)到(dao)1989年才告結束。
聚丙烯一直試圖延續這場法律連續劇,兩個在菲利普石油公司工作的美國化學家J. Paul Hogan和Robert Banks,現在被認為是這一材料的“官方”發明者。聚丙烯也象它的堂兄聚乙烯一樣,非常價廉而且供應豐足。製品從塑料瓶到地毯、塑料家具,在汽車工業裏用量也非常大。
聚丙烯是一種高剛性材料,與PE同屬聚烯烴。均聚料密度低至0.90。可加入玻璃纖維和礦物質(如碳酸鈣)增強。PP不適合0oC以下使用。如要在零下溫度使用,必須用丁二烯共聚,這樣就產生了共聚PP。均聚PP的的操作溫度是90oC,抗化學品(酸、堿)性能非常好。用均聚PP生產的零部件具有非常低的吸濕性,但注塑時收縮大。電氣性能很好,但耐紫外旋光性能、抗其它穿透性能很差。
化學改性的常用方法:一種是以被改性的樹脂單體為一元,改性單體為另一元,在反應釜內進行接枝共聚並獲得新的共聚物;第二種方法是將被改性樹脂作為主要原料,通過增加樹脂分子中的極性元素對其進行有效的改性。
聚丙烯廣泛用於塑料管材的生產,但PP是一種抗老化性能差的材料,為了改善PP的性能,通過化學改性方法發明了PP-B和PP-R樹脂。
PP-B樹脂是丙烯和乙烯的嵌段共聚物。合成丙烯-乙烯嵌段共聚物要用兩個聚合反應釜。一個用於單體丙烯聚合成均聚聚丙烯,另一個是將第一個反應釜所產生的均聚PP引入乙烯形成丙烯-乙烯嵌段共聚物,即形成乙烯-丙烯彈性段。PP-B樹脂實質上是均聚PP與乙烯的共聚改性。改性後的PP-B樹脂兼有PE和PP的性能優點。
PP-R是以共聚PP為基礎經乙烯改性而成的無規聚丙烯。無規PP的分子量最小的隻有幾萬,內聚力小,熔點低,機械性能差。隻有經過乙烯改性的無規PP才(cai)有(you)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)。其(qi)改(gai)性(xing)過(guo)程(cheng)是(shi)將(jiang)丙(bing)烯(xi)氣(qi)化(hua)後(hou)用(yong)氣(qi)相(xiang)法(fa)送(song)入(ru)反(fan)應(ying)釜(fu),並(bing)用(yong)氣(qi)鎖(suo)係(xi)統(tong)將(jiang)材(cai)料(liao)從(cong)第(di)一(yi)反(fan)應(ying)釜(fu)送(song)到(dao)第(di)二(er)反(fan)應(ying)釜(fu),並(bing)在(zai)第(di)二(er)反(fan)應(ying)釜(fu)中(zhong)加(jia)入(ru)乙(yi)烯(xi)。采(cai)用(yong)高(gao)活(huo)性(xing)、高(gao)選(xuan)擇(ze)性(xing)的(de)丙(bing)烯(xi)催(cui)化(hua)劑(ji),加(jia)在(zai)反(fan)應(ying)釜(fu)的(de)上(shang)部(bu),靠(kao)攪(jiao)拌(ban)將(jiang)其(qi)均(jun)勻(yun)地(di)分(fen)散(san)到(dao)粉(fen)料(liao)層(ceng)上(shang),通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)乙(yi)烯(xi)與(yu)丙(bing)烯(xi)的(de)比(bi)例(li)形(xing)成(cheng)無(wu)規(gui)共(gong)聚(ju)物(wu)。這(zhe)種(zhong)聚(ju)合(he)物(wu)改(gai)變(bian)了(le)PP分子鏈的構型,使乙烯在PP的分子鏈上隨機而均勻地聚合。
與普通PP相比,PP-R材cai料liao的de耐nai應ying力li開kai裂lie性xing得de到dao極ji大da提ti高gao,在zai溫wen度du和he內nei外wai壓ya力li作zuo用yong下xia,其qi性xing能neng衰shuai減jian非fei常chang緩huan慢man,是shi目mu前qian用yong作zuo生sheng產chan輸shu送song冷leng熱re水shui管guan的de最zui為wei理li想xiang的de材cai料liao之zhi一yi。
化學改性創造新材料 化hua學xue改gai性xing不bu僅jin可ke以yi改gai變bian一yi種zhong樹shu脂zhi的de性xing能neng,而er且qie可ke以yi製zhi造zao出chu新xin品pin樹shu脂zhi材cai料liao。一yi些xie目mu前qian經jing常chang用yong到dao的de樹shu脂zhi材cai料liao就jiu是shi通tong過guo改gai性xing得de來lai的de,比bi如ru超chao高gao分fen子zi量liang聚ju乙yi烯xi(UHMPE)即是化學改性的產物。這種超高分子量聚乙烯極大地提高了HDPE材料的機械性能。它的耐磨性和自潤滑性超過其它工程塑料,機械性能和耐腐蝕性不亞於聚四氟乙烯(PTFE)。
LLDPE也是通過化學改性得來的。它是在乙烯聚合中引入丁烯、己烯、辛烯等少量的a-烯烴類單體而形成的共聚物。它具有與HDPE類似的分子構型,但降低了密度和結晶度。LLDPE有良好的耐環境應力開裂性,其機械性能也優於LDPE,因此,其應用範圍也相應地擴大了。而氯化聚乙烯(CPE)也是化學改性的產物。它是HDPE通過氯化後的產物。氯(CL)部分取代HDPE分子中的氫(H),使分子受到結晶性破壞,從而使它變得更柔軟,並有一定的彈性。它不僅可以用擠出或注塑等方法加工成CPE製品,廣泛用於建築、電器等方麵,而且CPE本身成為一種優良的改性劑,可以通過物理共混的方法改善PE材料的阻燃性和PVC材料的抗衝擊性。
物理改性 共混改性 把(ba)樹(shu)脂(zhi)與(yu)其(qi)它(ta)一(yi)種(zhong)或(huo)多(duo)種(zhong)物(wu)料(liao)通(tong)過(guo)機(ji)械(xie)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)共(gong)混(hun)以(yi)達(da)到(dao)某(mou)些(xie)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu),這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)就(jiu)是(shi)共(gong)混(hun)物(wu)理(li)改(gai)性(xing)。共(gong)混(hun)改(gai)性(xing)不(bu)能(neng)改(gai)變(bian)分(fen)子(zi)構(gou)型(xing),但(dan)可(ke)以(yi)賦(fu)予(yu)材(cai)料(liao)新(xin)的(de)性(xing)能(neng)。
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