高分子材料--聚丙烯教案資料

1、高分子材料-聚丙烯 PP的聚合的聚合n Zieglar-Natta催化劑催化的陰離子配位催化劑催化的陰離子配位聚合制成聚合制成等規(guī)等規(guī)PP。n該反應的副產物是該反應的副產物是無規(guī)無規(guī)PP。 PP的三種不同立體構型的三種不同立體構型等規(guī)等規(guī)PP：結晶度高，：結晶度高，占占PP產量的產量的95。間規(guī)間規(guī)PP：結晶度低。：結晶度低。目前產量少。目前產量少。無規(guī)無規(guī)PP：不結晶，：不結晶，粘稠狀物質，不能粘稠狀物質，不能用做塑料。用做塑料。（Fischer投影圖）投影圖）n等規(guī)等規(guī)PP的等規(guī)度（等規(guī)指數）的等規(guī)度（等規(guī)指數）：等規(guī)聚合：等規(guī)聚合物所占的重量百分比。物所占的重量百分比。n測量方法測量方法

2、：一般指用正庚烷回流萃取，去：一般指用正庚烷回流萃取，去掉無規(guī)聚合物及低分子量聚合物后的剩余掉無規(guī)聚合物及低分子量聚合物后的剩余物所占的百分比。（物所占的百分比。（并不十分準確并不十分準確!） 等規(guī)等規(guī)PP的鏈構象的鏈構象（與聚乙烯對比）（與聚乙烯對比）1. 原子半徑和范德華半徑原子半徑和范德華半徑 原子或基團范德華吸引力作用的范圍稱為原子或基團范德華吸引力作用的范圍稱為范德范德華半徑華半徑，其大小與原子或集團的體積有關（明顯大，其大小與原子或集團的體積有關（明顯大于原子或基團的半徑）。于原子或基團的半徑）。 當兩個原子或基團之間的距離小于它們的范德當兩個原子或基團之間的距離小于它們的范德華半

3、徑之和時，就會產生排斥作用，稱為華半徑之和時，就會產生排斥作用，稱為一級近程一級近程排斥力排斥力。原原子子或或基基團團 范范德德華華半半徑徑/ 原原子子或或基基團團 范范德德華華半半徑徑/ H 1.2 N 1.5 F 1.35 Cl 1.8 O 1.4 CH3 2.0 PE平面鋸齒構象，平面鋸齒構象，Tg-125oC2. 等規(guī)等規(guī)PP的鏈構象的鏈構象(與與PE對比）對比）2.53PP螺旋構象螺旋構象因甲基的空間因甲基的空間位阻，位阻，PP分子分子鏈較僵硬，鏈較僵硬，Tg-10oC6.2 等規(guī)等規(guī)PP的聚集態(tài)和結晶結構的聚集態(tài)和結晶結構1.聚集態(tài)特征聚集態(tài)特征：等規(guī)等規(guī)PP在使用溫度范圍內是在使

4、用溫度范圍內是結晶和無定形結構共存結晶和無定形結構共存。2. 等規(guī)等規(guī)PP是高度結晶的聚合物是高度結晶的聚合物：結晶度在：結晶度在5080之間。之間。3. 等規(guī)等規(guī)PP具有多種不同的結晶結構具有多種不同的結晶結構： 、和擬六方型和擬六方型4種。種。 晶型是最常見，熱穩(wěn)定晶型是最常見，熱穩(wěn)定性最好性最好,熔點熔點176oC。4. 等規(guī)等規(guī)PP結晶結構的密度較小結晶結構的密度較?。?，0.936 g.cm-3（而（而PE 型為型為1.0 g.cm-3）。）。5. 影響等規(guī)影響等規(guī)PP結晶度的分子結構因素結晶度的分子結構因素（a） 等規(guī)度等規(guī)度（b）分子量）分子量（數均（數均3800060000)，

5、結晶度結晶度分子量較低時分子量較低時（MFI大）：大）：結晶度結晶度分子量較大時分子量較大時（MFI?。盒。航Y晶度結晶度不變不變6. 等規(guī)等規(guī)PP的球晶結構的球晶結構在在PP中易形成大球晶，對中易形成大球晶，對性能不利性能不利影響影響球晶球晶結構結構因素因素熔融溫度和時間熔融溫度和時間熔體溫度熔體溫度晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸熔融時間熔融時間晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸冷卻速率冷卻速率速度慢速度慢驟冷驟冷加工剪切應力加工剪切應力成核劑成核劑生成大球晶生成大球晶嚴重嚴重“皮心皮心”結構結構晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸晶核晶核球晶尺寸球晶尺寸一般采用一般采用中等中等降溫速率降溫速率2.2 聚丙烯的性能聚

6、丙烯的性能 基本性質基本性質n無臭、無味、無毒；無臭、無味、無毒；n白色蠟狀物質，但比白色蠟狀物質，但比PE透明；透明；n密度低：密度低：0.89-0.91g.cm-3，是，是最輕的塑料之一最輕的塑料之一；n容易燃燒。容易燃燒。 力學性能力學性能n強度、硬度和剛性明顯高于強度、硬度和剛性明顯高于PE；n具有優(yōu)良的耐彎折疲勞性能；具有優(yōu)良的耐彎折疲勞性能；n抗沖擊性能、特別是低溫抗沖擊性差?？箾_擊性能、特別是低溫抗沖擊性差。n等規(guī)度和分子量（等規(guī)度和分子量（MFI）對性能有很大影響。）對性能有很大影響。n等規(guī)度增大等規(guī)度增大，強度、剛度、硬度提高、抗沖擊性下降。，強度、剛度、硬度提高、抗沖擊性下

7、降。n分子量增大分子量增大（MFI減?。?，強度、剛度、硬度降低、減?。?，強度、剛度、硬度降低、抗沖擊性能提高?？箾_擊性能提高。n結晶度提高結晶度提高剛度、硬度、強度、耐熱性、剛度、硬度、強度、耐熱性、耐溶劑、氣液阻隔性能耐溶劑、氣液阻隔性能提高提高。韌性、抗沖擊性和透明度韌性、抗沖擊性和透明度下降下降。n大尺寸球晶對性能不利大尺寸球晶對性能不利：斷裂伸長、韌性、抗沖擊：斷裂伸長、韌性、抗沖擊性下降、透明度下降。性下降、透明度下降。 熱性能熱性能等規(guī)等規(guī)PP具有良好的耐熱性：具有良好的耐熱性：n輕載或無載條件下最高可在輕載或無載條件下最高可在120oC下長期使用；下長期使用；n短期可在短期可在1

8、50oC下使用；下使用；n耐沸水、耐蒸汽性良好。耐沸水、耐蒸汽性良好。等規(guī)等規(guī)PP是良好的絕熱保溫材料。是良好的絕熱保溫材料。 電性能電性能n等規(guī)等規(guī)PP具有優(yōu)異的電絕緣性；具有優(yōu)異的電絕緣性；n但由于低溫脆性、應用領域受到限制。但由于低溫脆性、應用領域受到限制。等規(guī)度：等規(guī)度： 耐熱性（熱變形溫度）：耐熱性（熱變形溫度）：MFI： 耐熱性（熱變形溫度）：耐熱性（熱變形溫度）： 耐化學藥品性耐化學藥品性n耐化學腐蝕性優(yōu)異。耐化學腐蝕性優(yōu)異。n耐溶劑性優(yōu)良，只有在高溫下才能被溶解。耐溶劑性優(yōu)良，只有在高溫下才能被溶解。n很好的耐環(huán)境應力開裂性能。很好的耐環(huán)境應力開裂性能。 環(huán)境性能環(huán)境性能n耐候

9、性差耐候性差：叔碳上的氫易氧化，造成降解。：叔碳上的氫易氧化，造成降解。nCu會加速會加速PP的氧化降解。的氧化降解。 加工特性加工特性nPP吸水率低，加工前不必干燥；吸水率低，加工前不必干燥；nPP的熔體黏度對剪切速率和溫度都敏感；的熔體黏度對剪切速率和溫度都敏感；但對剪切速率更敏感。但對剪切速率更敏感。nPP受熱受熱易氧化易氧化：nPP成型成型收縮率大收縮率大，在加工中，在加工中分子易取向分子易取向；nPP具有具有缺口敏感性缺口敏感性：加工時加工時應注意：應注意：加入抗氧劑；加入抗氧劑；減少受熱時間；減少受熱時間；受熱時避免與氧接觸；受熱時避免與氧接觸；避免與避免與Cu接觸；接觸；nPP易

10、成型易成型：擠出與注射最常用。：擠出與注射最常用。 小結小結等規(guī)等規(guī)PP的的性能性能優(yōu)勢：優(yōu)勢：較好的耐熱性較好的耐熱性優(yōu)異的電絕緣性優(yōu)異的電絕緣性優(yōu)良的耐化學藥品性優(yōu)良的耐化學藥品性優(yōu)異的抗彎曲疲勞性優(yōu)異的抗彎曲疲勞性等規(guī)等規(guī)PP的性的性能能缺點：缺點：耐老化性差耐老化性差抗沖擊，特別低溫沖擊性差抗沖擊，特別低溫沖擊性差2.3聚丙烯的應用聚丙烯的應用n醫(yī)用消毒器件醫(yī)用消毒器件：注射：注射器、急救箱等器、急救箱等耐水蒸汽耐水蒸汽無毒無毒相對高的強度相對高的強度相對高的耐熱性相對高的耐熱性優(yōu)異的耐腐蝕性優(yōu)異的耐腐蝕性優(yōu)異的電絕緣性優(yōu)異的電絕緣性n食品、藥品包裝食品、藥品包裝和和日日用品用品。n輕載輕載的機械、汽車零的機械、汽車零部件。部件。n耐熱、耐腐蝕的耐熱、耐腐蝕的化工化工管道、容器、閥門配管道、容器、閥門配件等。件等。n電子、電氣配件電子、電氣配件(電信電信電纜絕緣、電器外殼）。電纜絕緣、電器外殼）。2.4 聚丙烯的改性聚丙烯的改性填充填充：粉末狀礦粉末狀礦物填料填充物填料填充PP增強：增強：用玻璃纖用玻璃纖維增強維增強PP作業(yè)作業(yè)1. 什么是什么是PP的等規(guī)度？的等規(guī)度？2.請分析為什么請分析為什么PP大球晶（大球晶（需要自查文獻需要自查文獻）會對性能造成不利的影響，如何避免？會對