PP塑膠

PP塑膠，化學(xué)名稱:聚丙烯，特點:密度小,強度剛度,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,但低溫時變脆、不耐磨、易老化。適于制作一般機械零件,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:9003-07-0，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯(isotactic polypropylene)、無規(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，

聚丙烯樹脂若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側(cè)稱無規(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)的聚丙烯樹脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)含量約為95%，其余為無規(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)。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點可高達167℃。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。密度小，是最輕的通用塑料。缺點是耐低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過改性予以克服。

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，但是有更強的抗沖擊強度，PP的沖擊強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)力開裂問題。PP的熔體質(zhì)量流動速率(MFR)通常在1~100。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚型的抗沖強度比均聚型的要高。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;丙綸長絲fdy;煙用聚丙烯過濾絲束油劑[2]

英文名: Polypropylene

縮 寫: PP

化學(xué)式: (C3H6)n

CAS號: 9003-07-0

密 度: 0.85-0.90g/cm3

熔 點: 164~170℃

特性

PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度低于0℃以下時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(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，但是有有更強的抗沖擊強度。

PP的強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)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。

PP的流動率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強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，它對芳香烴(如苯)溶劑、氯化烴(四氯化碳)溶劑等沒有抵抗力。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:如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處理。

熔化溫度:220~275℃，注意不要超過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，長期與熱金屬接觸易分解。

2.流動性好，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.料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，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，汽車配件以增強或增韌PP為原料，而其它用途則以高沖擊強度和低脆化溫度的共聚聚丙烯PPC原料為主。

汽車:PP越來越成為汽車配件的主導(dǎo)材料，成為第一大汽車用塑料品種。增韌PP用于保險杠和輪殼罩等，增強PP則用于儀表盤、方向盤、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用于洗衣機桶、電視機外殼、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，其特點為透明性和表面光澤接近玻璃紙，但柔軟性不好，手揉有強聲;強度高，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，比如高級衣物、藥品、香煙等的包裝。

PP薄膜的耐熱性能好，可進行煮沸消毒，用于冷凍和保鮮食品的包裝。

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

PP雙向拉伸薄膜(BOPP)的強度、透明性、光澤度等都很好，可用于打字機帶、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。

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扁絲拉伸強度高，適用于生產(chǎn)編織袋，用來替代傳統(tǒng)的麻袋。PP編織袋具有高強度，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

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

熔融

裝置加溫器(Heater)讓原料顆粒逐漸熔解成流體狀流動，主要以各不同原料適合溫度調(diào)節(jié)，調(diào)高溫度會趨使原料流動加快，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，回流代表原料流動較產(chǎn)出速率快，最后會造成平均流動效率加大等于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PP成品因為應(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流動性，所以螺桿的設(shè)計影響非常大，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。原料流動主要靠加溫器，但原料翻動磨擦也會產(chǎn)生磨擦熱能促使流動性加快，所以螺桿壓縮比小帶動流動小，轉(zhuǎn)速必須加大所造成磨擦熱能必較壓縮比大的螺桿多。所以常說塑料加工無師傅，用心了解機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間都并算在內(nèi)。所以這是實務(wù)問題，經(jīng)驗有助于生產(chǎn)問題解決及效率。螺桿如果需要混煉效果特別好，有時會設(shè)計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題。塑料機器的設(shè)計大部份皆像注射針筒，螺桿帶動的擠壓力量都會在小小出口造成巨大壓力，提高生產(chǎn)效率。當(dāng)模頭設(shè)計為平面時如何讓原料平均分布整個面上，衣架模頭的設(shè)計就十分重要，講究的壓出機會增加魚鰓式幫浦穩(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。壓出成型則靠滾輪內(nèi)冷卻水道來達成冷卻效果，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

成品再加工延伸會增強效果，例如打包帶靠前后滾輪帶動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不易撕斷，但橫向就極容易撕開。分子量分布也會影響高速生產(chǎn)時的延伸效果，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題，收縮原因來自熱脹冷縮與結(jié)晶形成時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力所造成。一般而言熱脹冷縮較易克服，可在加工上以延長冷卻時間，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去改善頸縮的問題。

改性技術(shù)

填充改性

填充改性是在塑料中添加相對廉價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，達到填充、阻燃、消煙三重效果

炭黑制作導(dǎo)電塑料，達到永久抗靜電效果，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、分散是否均勻的問題，同時填料顆粒表面需經(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，其主機都是混煉型擠出機，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或雙波狀螺桿擠出機或雙波狀螺桿擠出機，只有在特殊專用料的生產(chǎn)上采用雙螺桿機擠出機，不過對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)備完全可以實現(xiàn)。

共混改性

采用機械的辦法，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，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*機械的力量不能把二者混勻，此時如加入少許已經(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，同時又能使兩種聚合物達到相互均勻分散時，才能達到預(yù)期的改性效果。

增強改性PP

纖維狀材料加入到塑料中，可以顯著提高塑料材料的強度，故稱之為增強改性。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改性。

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

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

應(yīng)用范圍

汽車工業(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(洗碗機門襯墊、干燥機通風(fēng)管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等)，日用消費品(草坪和園藝設(shè)備如剪草機和噴水器等)。

物理性能

聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結(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。它對水特別穩(wěn)定，在水中的吸水率僅為0. O1%，分子量約8萬一15萬。成型性好，但因收縮率大(為1%~2.5%).厚壁制品易凹陷，對一些尺寸精度較高零件，還難于達到要求，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，其拉伸強度僅可達到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

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

溫度和加載速率對聚丙烯的韌性影響很大。當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時，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℃會發(fā)生脆化，耐寒性不如聚乙烯。對于聚丙烯玻璃化溫度的報道值有一18qC, OqC, 5℃等，這也是由于人們采用不同試樣，其中所含晶相與無定形相的比例不同，使分子鏈中無定形部分鏈長不同所致。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。抗電壓、耐電弧性好，但靜電度高，與銅接觸易老化。

耐候性

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

疏水參數(shù)計算參考值(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、 拓撲分子極性表面積(TPSA):29.5避免強氧化劑，氯，高錳酸鉀密閉,陰涼干燥處保存，確保有良好的通風(fēng)。