了解聚丙烯

编写：吕俊杰 历铮

聚丙烯，英文名称：Polypropylene（PP)，日文名称：ポリプロピレン，分子式：(C3H6)n。CAS 登录号：9003-07-0，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯（isotaetic polyprolene）、无规聚丙烯（atactic polypropylene）和间规聚丙烯（syndiotatic polypropylene）三种。

聚丙烯介绍

甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，

若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为95%，其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小，是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服。共聚物型的PP材料有较低的热变形温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。PP的熔体质量流动速率（MFR）通常在1~100。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚型的抗冲强度比均聚型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.6~2.0%。

通常采用加入玻璃纤维、粉体添加剂或弹性体的方法对PP进行改性。加入30%的玻璃纤维可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。

产品描述

聚丙烯结构图3D模型

英文名： Polypropylene 缩 写： PP 化学式： (C3H6)n CAS号： 9003-07-0 密 度： 0.91g/cm3 熔 点： 164~170℃

力学性能

聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性。

热性能

聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。

化学稳定性

聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定；但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。

电性能

聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响。它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电气配件等。抗电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化。

耐候性

聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌、硫代二丙酸二月桂酯、碳黑或类似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。疏水参数计算参考值（XlogP）：3.32、 氢键供体数量：03、 氢键受体数量：34、 可旋转化学键数量：15、 互变异构体数量：6、 拓扑分子极性表面积（TPSA）：29.5避免强氧化剂，氯，高锰酸钾密闭,阴凉干燥处保存，确保有良好的通风。

分类

根据支链原子的位置，聚丙烯可以分为无规立构，等规立构，间规立构。

等规立构的聚丙烯支链原子分布在主链的同一侧。见图一

聚丙烯分类图片一

间规立构的聚丙烯支链原子间隔对称分布在主链两侧。见图二

聚丙烯分类图二

无规立构的聚丙烯的支链原子无规则分布于主链的两侧。见图三

聚丙烯分类图三

制备方法

1、淤浆法 在稀释剂（如己烷）中聚合，是最早工业化、也是迄今（截至2011年）生产量最大的方法。

2、液相本体法 在70℃和3MPa的条件下，在液体丙烯中聚合。

3、气相法 在丙烯呈气态条件下聚合。后两种方法不使用稀释剂，流程短，能耗低。

特点

无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。

生产方法

①淤浆法。在稀释剂（如己烷）中聚合，是最早工业化、也是迄今生产量最大的方法。 ②液相本体法。在70℃和3MPa的条件下，在液体丙烯中聚合。

③气相法。在丙烯呈气态条件下聚合。后两种方法不使用稀释剂，流程短，能耗低。液相本体法现已显示出后来居上的优势。

成型特性

（1）物理性能：PP为无毒、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最最轻的品种之一，对水特别稳定，在水中14h的吸水率仅为0.01%。分子量约8~15万之间，成型性好。但因收缩率大，原壁制品易凹陷，制品表面光泽好，易于着色。

（2）力学性能：PP的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比高密度PE(HDPE)高。突出特点是抗弯曲疲劳性（7×10^7）次开闭的折选弯曲而无损坏痕迹，干摩擦系数与尼龙相似，但在油润滑下不如尼龙。

（3）热性能：PP 具有良好的 耐热性，熔点在164~170℃，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌。在不受外力的作用下，150℃也不变形。脆化为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐热性不如PE。

（4）化学稳定性：PP具有良好的化学稳定性，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其他各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃等能使PP软化和溶胀，化学稳定性随结晶度的增加还有所提高。所以，PP适合制作俄中化工管道和配件，防腐蚀效果良好。

（5）电性能：聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响，有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品，击穿断崖也

很高，适用作电器配件等。抗电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化， （6）耐候性：聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌硫代丙酸二月桂脂，炭黑式类似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。

聚丙烯成型工艺

注塑机选用：对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超过275℃。熔融段温度最好在240℃。模具温度：模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的用高模温，型芯温度比型腔温度低5℃以上。注射压力：采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（出现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。流道和浇口：流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚PP）。熔胶背压：可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。制品的后处理：为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。

鉴定

通过红外光谱（FTIR)方法可以很容易鉴定出是否为聚丙烯，以及区分出均聚、共聚和无规聚丙烯。日常最简单的辨别方法是在无色火焰（例如打火机，酒精灯）上燃烧，样品会持续燃烧，有烟，火焰呈现黄色，并带有热机油的味道。

聚丙烯的常见级别

一、均聚PP-聚丙烯 [size=-1]Homo-polymer polypropylene，简称PPH聚丙烯PP的均聚物简称PPH，是单一丙烯单体的聚合物。聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商品化生产，是有规立构聚合物中的第一个。其历史意义更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，2004年它的全国总产量达到300万吨。它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。二、PP共聚物，Polypropylene Copolymer，简称PPC，是丙烯单体与乙烯单体的共聚物；按照乙烯单体在分子链上的分布方式，共聚PP可以分为无规共聚物（PPR）和嵌段共聚物（PPB）两种。PPH的刚性好，但耐冲击性不好，尤其耐低温冲击性更不好，耐蠕变性差。PPB的耐冲击性好，但耐蠕变性和PPH一样差。PPR的耐冲击性和耐蠕变性则都好。三、CPP膜-聚丙烯CPP是”Casting Polypropylene“的简称，即聚丙烯流涎薄膜。是通过熔体流涎、骤冷生产的一种无拉伸、非定向的平挤薄膜。它不经过BOPP中的纵向拉伸和横向拉伸两个过程，直接流涎成产品宽度，工程用聚丙烯纤维分为聚丙烯单丝纤维和聚丙烯网状纤维。聚丙烯网状纤维以改性聚丙烯为原料，经挤出、拉伸、成网、表面改性处理、短切等工序加工而成的高强度

束状单丝或者网状有机纤维，其固有的耐强酸，耐强碱，弱导热性，具有极其稳定的化学性能。加入混凝土或砂浆中可有效的控制混凝土（砂浆）固塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂缝，防止及抑止裂缝的形成及发展，大大改善混凝土的阻裂抗渗性能，抗冲击及抗震能力，可以广泛的使用于地下工程防水，工业民用建筑工程的屋面、墙体、地坪、水池、地下室等，以及道路和桥梁工程中。是砂浆/混凝土工程抗裂，防渗，耐磨，保温的新型理想材料。

双向拉伸聚丙烯薄膜

在塑料制品中包装材料占有极其重要的位置，据统计，世界用于包装领域的塑料约占塑料总消费量的35%。我国包装用塑料发展迅速，产量从1980年的19万t迅速增至2003年的465万t，预计2005年将超过550万t，2010年超过600万t，2015年超过650万t，约占全国产量的13%以上。

聚丙烯薄膜

从产品上看，包装用薄膜约占包装用塑料总量的50%以上。我国双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜是PP树脂消费量最大的领域之一，2003年我国有BOPP生产企业86家（123条生产线），总生产能力约140万t/a，2004年达到200万t/a（138条生产线），产量将突破100万t。近年来，国内企业注重提升产品竞争力，先后引进了一批先进的BOPP生产设备，生产的薄膜宽度可达8.3m，线速度高达400~500m/min，如浙江大东南集团引进德国布鲁克纳6万t/a生产线；国风集团投资2亿元引进3.5万t/a生产线（目前亚洲第1条、世界第4条10m宽的BOPP设备）；常州武进金氏集团引进德国2万t/a五层共挤高强超薄BOPP生产线；福建现代集团引进2.5万t/a生产线；宝硕集团计划引进10万t/a生产线等。按我国现有的BOPP薄膜生产能力换算，每年对PP树脂的需求量近200万t，因此应重视开发BOPP薄膜用高线速、延伸性、透明性好的PP专用料，包括配套用的乙、丙共聚物，以适应新引进的BOPP薄膜设备。

汽车用改性聚丙烯

2003年，我国汽车产量为440多万辆，已位居世界第四，同比增长36.6%。据美国ESM WerWide报道：“2008年中国汽车产量将超过600万辆，2015将超过日本，跃居世界第二位”。这个预言已经被打破，2010年中国汽车产销量双超1800万辆，超过美国1700万辆，成为汽车工业历史上名副其实的全球第一。汽车工业的发展离不开汽车塑料化的进程，目前我国工程塑料的自给率不足16%。据中国工程塑料协会预测，2005年我国工程塑料需求增长率为15%，2010年约为10%，需求量将从2000年的44万t增长到2010年的140万t。我国汽车制造业对工程塑料需求量增长迅速，到2010年总用量将达到94万t（以塑料用量占汽车重量的5%~10%计）。PP用于汽车工业具有较强的竞争力，但因其模量和耐热性较低，冲击强度

较差，因此不能直接用作汽车配件，轿车中使用的均为改性PP产品，其耐热性可由80℃提高到145℃~150℃，并能承受高温750~1000h后不老化，不龟裂。据报道，日本丰田公司推出的新一代具有高取向结晶性的聚丙烯HEHCPP产品，可以作为汽车仪表板、保险杠，比以TPO为原料生产的同类产品成本降低30%，改性PP用作汽车配件具有十分广阔的开发前景。

家用电器用聚丙烯

近几年我国家用电器产业发展迅速，品种多，产量大。2003年我国电冰箱产量为1850万台，空调器4200万台，洗衣机1700万台，微波炉3500万台。据“2004~2006年中国城市家庭影院市场研究咨询报告”显示，预计未来3年内我国家庭影院系统市场规模将达到690万台。另外，各种小家电也拥有巨大的潜在市场，这对改性PP来说，是一个极好的商机。目前，我国一些塑料原料厂商已经开发出洗衣机专用料如PP 1947系列、K7726系列等，受到了洗衣机制造厂商的欢迎。因此，在未来几年内应加大开发家用电器PP专用料的力度，以适应市场变化的需求。

管材用聚丙烯

2003年全国塑料管材总产量突破180万t，同比增长23%。

早期，PP管材主要用作农用输水管，但是由于早期产品性能还存在一些问题（抗冲击强度、耐老化性能较差），市场未能打开。随着上海塑料建材厂首家引进国外先进技术，采用进口PP-R料生产的输送冷、热水用的管材得到市场认可后，目前已有不少厂家建设PP-R管材生产线，价格也由投产初期的2万~3万元/t不断回落，但PP-R管材在塑料管材市场上的占有率仍然很低。据反映，目前国产PP-R料与进口料比较还有一定差距，质量有待改进和提高。据报道，目前韩国开发出一种耐高压给水管用无规共聚聚丙烯PP-R 112新牌号，使用该牌号生产的管材可在20℃和11.2MPa的超高压状态下使用50年。 塑料管材是我国化学建材推广应用的重点产品之一，建设部曾于2001年发出“关于加强共聚聚丙烯（PP-R、PP-B）管材生产管理和推广应用工作的通知”，要求有关部门共同做好从原料、加工、质量以至管材使用、安装等工作，要严格把好PP管材质量关，以利更好地做好我国PP管材的生产、应用、推广工作。 聚丙烯生产工艺

目前，聚丙烯的生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺5大类。具体工艺主要有BP公司的气相Innovene工艺、Chisso公司的

气相法工艺、Dow公司的Unipol工艺、Novolene气相工艺、Sumitomo气相工艺、Basell公司的本体法工艺、三井公司开发的Hypol 工艺以及Borealis公司的Borstar工艺等。 聚丙烯的分子结构为典型的主体规整结构，为结晶聚合物，其分子量为10～50万。 比重：0.9-0.91g/cm3，成型收缩率:1.0-2.5%， 成型温度：160-220℃ 。