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聚丙烯

/polypropylene; PP/
最后更新 2024-09-13
浏览 464
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丙烯聚合物。英文缩写为PP。聚丙烯主链有一个不对称碳原子,通过聚合能调控侧基甲基在空间排布,因此分为无规立构聚丙烯、间同立构聚丙烯和全同立构聚丙烯。工业化品种是全同立构聚丙烯。

英文名称
polypropylene; PP
所属学科
化学

聚丙烯原料丰富,综合性能优良,容易加工成型,生产成本较低,所以用途广泛。其缺点是低温韧性较差,脆折温度高(8℃左右),且易老化。通过共聚合和共混等方法制得的改性产品耐低温性、耐冲击性和耐老化性等有所提高,用途日益扩大。自20世纪50年代G.纳塔发现等规聚丙烯以来,其工业生产发展非常迅速。中国是世界上聚丙烯产量保持高速增长的国家。2020年全球聚丙烯产量近亿吨。2023年中国聚丙烯产量达3000万吨以上。

聚丙烯的重均分子量约为3×105~7×105;质轻,密度约0.91克/厘米3;熔融温度约为174℃;强度高,硬度大,耐磨并耐化学腐蚀;耐热性好,可在120℃使用;其性能不受环境湿度的影响。其制品的耐弯曲疲劳性优异,能经受几十万次弯折而不损坏。加工性能好,加工成型时收缩率低。

丙烯可由石油产品裂解或炼厂尾气分离提纯或丙烯脱氢而得,聚丙烯纯度一般要求在99.5%以上。聚合前要除去单体和溶剂中能使催化剂中毒的杂质,如炔烃、双烯烃、水、氧,以及含氧、硫、氮的化合物等,其含量分别控制在10ppm(百万分之一,10-6以下。

工业上主要有TiCl3-(C2H5)2AlCl和TiCl3-(C2H5)3Al等体系,通称齐格勒-纳塔催化剂。TiCl3的结晶有α、β、γ、δ这4种变体。用不同方法制得的TiCl3,其晶体结构、性质也不同。工业生产多用δ-TiCl3,它的催化活性和全同定向性都较好。茂金属催化剂也能实现丙烯定向聚合

有淤浆聚合、液相本体聚合和气相聚合3种。工业生产多用2~5釜串联的淤浆聚合,单程转化率为90%~95%,催化剂效率一般为300~900克聚丙烯/克TiCl3,等规度≥95%。液相本体聚合和气相聚合是60年代相继发展起来的。它们的特点是不使用汽油溶剂,工艺流程简化,催化剂效率较高,成本降低。1975年开始出现高效载体催化剂,用MgCl2作载体并添加苯甲酸酯组分的钛-铝催化体系,其效率高达70~100千克聚丙烯/克钛,已经用于工业生产。这样可以省去除去催化剂残渣等后处理工序。这种高效催化剂体系又称为第二代齐格勒-纳塔催化剂。

聚丙烯可用注射、挤出、吹塑、层压、中空成型、双轴拉伸等工艺加工成型。

聚丙烯用途广泛,可用于制作容器、包装袋、薄膜等包装运输材料,大量用于汽车、建筑、化工、医疗、农业和家庭用品等方面。它的成纤性良好,可经熔融纺丝制成纤维,中国商品名为丙纶,其强度与尼龙(耐纶)相仿,可用于制作地毯、滤布、工作服、运动服、衣料、蚊帐等,特别是它比水轻,有浮力、不吸湿,适用于制作水上用品,如缆绳、渔网等。随着聚丙烯产品的迅猛发展,其用量不断攀升:因加工容易、价廉等,双轴拉伸薄膜可用于各种包装材料;聚丙烯多孔膜可用于锂离子等电池隔膜;聚丙烯纤维化膜广泛用作包装绳、编织包装袋;牙刷也多采用聚丙烯制作;注塑制品主要应用于汽车、家电、玩具、工业容器等领域,以上均为人们日常生活中常见的聚丙烯产品。

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