总结-2.2聚丙烯PP

2.2.1聚丙烯（PP）结构CH2-CHnCH32.2聚丙烯PP一、PP的三种不同立体构型等规PP：结晶度高（熔点160-176℃），占PP产量的90％以上。－塑料间规PP：结晶度低。目前产量少。高弹性热塑性塑料或弹性体无规PP：不结晶，粘稠状物质，不能用做塑料。•等规PP的等规度：等规聚合物所占总聚合物的重量百分比。•测量方法：一般指用正庚烷回流萃取，去掉无规聚合物及低分子量聚合物后的剩余物所占的百分比。二、等规PP的链构象1、原子半径和范德华半径原子或基团范德华吸引力作用的范围称为范德华半径，其大小与原子或基团的体积有关（明显大于原子或基团的半径）。当两个原子或基团之间的距离小于它们的范德华半径之和时，就会产生排斥作用，称为一级近程排斥力。2、等规PP的链构象(与PE对比）PE平面锯齿构象，Tg~-125oCPP螺旋构象，以三个单体单元为一周期的螺旋结构，因甲基的空间位阻，PP分子链较僵硬，Tg～-10oC三、等规PP的聚集态和结晶结构1.聚集态特征：等规PP在使用温度范围内是大量结晶和无定形结构共存。2.等规PP是高度结晶的聚合物：结晶度在50％～80％之间。3.等规PP具有多种不同的结晶结构：α、β、γ、δ和拟六方型5种。α晶型是最常见，热稳定性最好,熔点176oC。在熔点以上进行热处理，β晶态能转变成α晶态。晶态，属单斜晶系晶态，属六方晶系γ晶态，属三斜晶系4.等规PP结晶结构的密度较小：α，0.936g.cm-3（而PEα型为1.0g.cm-3）。5.影响等规PP结晶度的因素（a）等规度,结晶度（b）分子量（数均38000～60000),结晶度等规度增大分子量较低时（MFI大）：结晶度分子量较大时（MFI小）：结晶度不变（c）加工从熔融状态缓慢冷却时，一般形成球晶结构。6.等规PP的球晶结构在PP中易形成大球晶，对性能不利——透明度下降、抗冲击性能变差。球晶的类型、大小和结晶度影响着PP材料的性能。球晶尺寸大、结晶度高，冲击强度和断裂伸长率下降，而硬度、强度与模量则升高。影响球晶结构因素晶核球晶尺寸熔融温度和时间熔体温度熔融时间晶核球晶尺寸冷却速率速度慢骤冷生成大球晶严重“皮心”结构加工剪切应力晶核球晶尺寸成核剂晶核球晶尺寸一般采用中等降温速率2.2.3聚丙烯（PP）性能一、基本性质•无臭、无味、无毒。•白色蜡状物质，但比PE透明。PP中晶相与非晶的密度分别为0.94和0.85，其差值较小，因此，与PE相比，PP具有较好的透明性，而茂金属PP（mPP）的透明度可达96%，能与PET和PS相媲美。•密度低：0.89-0.91g.cm-3，是最轻的塑料之一。•容易燃烧。二、力学性能•强度、硬度和刚性明显高于PE；•具有优良的耐弯折疲劳性能；•抗冲击性能、特别是低温抗冲击性差。•等规度和分子量（MFI）对性能有很大影响。•等规度增大，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降。•分子量增大（MFI减小），强度、刚度、硬度降低、抗冲击性能提高。•结晶度提高刚度、硬度、强度、耐热性、耐溶剂、气液阻隔性能提高。韧性、抗冲击性和透明度下降。•大尺寸球晶对性能不利：断裂伸长、韧性、抗冲击性下降、透明度下降。三、热性能等规PP具有良好的耐热性：•轻载或无载条件下最高可在120oC下长期使用；•短期可在150oC下使用；•耐沸水、耐蒸汽性良好。等规PP是良好的绝热保温材料。四、电性能等规PP具有优异的电绝缘性；但由于低温脆性、应用领域受到限制。等规度：耐热性（热变形温度）：MFI：耐热性（热变形温度）：五、耐化学药品性•耐化学腐蚀性优异。•耐溶剂性优良，只有在高温下才能被溶解。•很好的耐环境应力开裂性能。六、环境性能•耐候性差：叔碳上的氢易氧化，造成降解。•Cu会加速PP的氧化降解。七、聚丙烯主要添加剂•成核剂、抗氧剂•其它如光稳定剂、着色剂、填充剂、增强剂、阻燃剂等八、聚丙烯成型方法•注塑成形、挤出成形、中空吹塑九、加工特性•PP吸水率低，加工前不必干燥；•PP的熔体黏度对剪切速率和温度都敏感；•PP成型收缩率大，在加工中分子易取向；•PP具有缺口敏感性：•PP受热易氧化：加工时应注意：加入抗氧剂；减少受热时间；受热时避免与氧接触；避免与Cu接触；•PP易成型：挤出与注射最常用。十、结构与力学性能的关系规律•PE和PP耐溶剂性好的原因是？都是高度结晶的高分子材料；•结晶性高分子材料的力学性能（强度、刚度、抗冲击性能）与其结晶度密切相关；等规PP的性能优势：较好的耐热性优异的电绝缘性优良的耐化学药品性优异的抗弯曲疲劳性等规PP的性能缺点：耐老化性差抗冲击，特别低温冲击性差PP的改性方法填充：粉末状矿物填料填充PP增强：用玻璃纤维增强PP共聚：与乙烯共聚无规共聚嵌段共聚共混：PP合金与HDPE共混与EPR和TPE共混与聚酰胺共混增韧、提高耐寒性；但强度和耐热性降低增韧、提高耐热、耐磨和强度。提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀大幅度提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀；工程塑料2.2.4聚丙烯的改性抗冲击性差，特别低温脆性大耐热氧老化性能差热形变温度低收缩率大缺陷：一、共聚改性①无规共聚物：乙烯单体含量1~7%•性能：较好的光学透明性、柔顺性、较低的熔融温度、高的抗冲击性•用途：高透明薄膜、上下水管、供暖管材、注塑制品②嵌段共聚物：乙烯单体含量5~20%•性能：较好的刚性和低温韧性•用途：大型容器、中空吹塑容器、机械零件、电线电缆二、增韧改性与乙丙橡胶、热塑性弹性体共混：改善韧性、耐寒性、冲击性能聚丙烯与聚酰胺共混：改善其耐热性、耐磨性、抗冲击性和染色性三、填充聚丙烯粉末状碳酸钙、硫酸钙、滑石粉、云母及木粉改善刚度、硬度、弹性模量热变形温度、耐蠕变性、成型收缩率、线膨胀系数四、增强聚丙烯玻璃纤维10~40%改善拉伸强度、耐热性、刚性、硬度、耐蠕变性、线膨胀系数、成型收缩率等五、茂金属聚丙烯具有独特的间规立构规整性性能：流动性能好、强度高、硬度大、耐热性好、熔点低、透光率高、光泽性好、韧性强用途：包装薄膜、汽车保险杠、片材、瓶、复合纤维等什么是PP的等规度？PP中等规聚合物所占的重量百分比。请分析为什么PP大球晶（需要自查文献）会对性能造成不利的影响，如何避免？因为球晶边界是连接最弱的区域，而PP球晶结构为大球晶，球晶之间有明显的界面，在界面处易产生应力集中，会减弱断裂伸长、韧性、抗冲击性、刚性、弹性模量、拉伸强度等性能。大球晶的直径远大于可见光波长，且晶区与非晶区的折射率相差较大，导致产生表面光的散射，导致透明性下降。可以采用降低熔体温度，缩短熔融时间；中等降温速度；增大加工剪切应力；加入成核剂等方法避免大球晶的产生以改善PP的性能。思考？PP的等规度和分子量对PP力学性能——拉伸屈服强度、硬度、抗冲击强度的影响，其机理是什么？等规度越大，则拉伸屈服强度、硬度增大，抗冲击强度则下降。这是由于等规度大的PP更整齐，有利于结晶，所以晶度越高，结晶会使拉伸屈服强度、硬度增大，抗冲击强度则下降。分子量增大（MFI减小），拉伸屈服强度、硬度减小，抗冲击强度则增大。这是因为分子量增大，缠结严重，结晶度下降结晶度的下降会使PP的拉伸屈服强度、硬度减小，抗冲击强度增大。为何PP容易氧化降解，简要阐述其机理。聚丙烯氧化老化是按自由基连锁反应机理进行,具体过程如下:1）链引发：大分子聚丙烯RH受光、热或氧气的作用生成自由基。2）链增长：游离基自动催化生成过氧化物游离基和大分子过氧化物,过氧化物分解又产生游离基,使链不断增长。3）链终止：大分子游离基相结合,生成稳定的产物,使反应终止。PP改性的方法有那些？各种方法对PP性能的影响是什么？共聚改性，例如与乙烯共聚可以得到无规共聚物和嵌段共聚物；可以增韧、提高耐寒性；但强度和耐热性降低。共混改性，例如PP与HDPE共混，PP与EPR和TPE共混，可以增韧、提高耐寒性；但强度和耐热性降低；与聚酰胺共混，可以增韧、提高耐热、耐磨和强度。填充改性，例如粉末状矿物填料填充PP，可以提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀。④增强改性，例如用玻璃纤维增强PP，可以大幅度提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀。