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聚丙烯(PP):Polypropylene

点击:1487 日期:2015-09-14 选择字号:
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聚丙烯(PP):Polypropylene
聚丙烯,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(isotactic polyprolene)、无规聚丙烯(atactic polypropylene)和间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三种。
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%。

中文名:聚丙烯
英文名:Polypropylene
别 称:丙纶;聚丙烯纤维;丙纶短纤维;聚丙烯短纤维;丙纶短纤;
化学式:(C3H6)n
熔 点:164~170℃
水溶性:极难溶于水
密 度:0.92g/cm3

 

性质描述


物理性能
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,密度只有0. 90--"0. 91g/cm3,是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定,在水中的吸水率仅为0. 01%,分子量约8万一15万。成型性好,但因收缩率大(为1%~2.5%).厚壁制品易凹陷,对一些尺寸精度较高零件,很难于达到要求,制品表面光泽好。
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。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯,但在塑料材料中仍属于偏低的品种,其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度,但随等规指数的提高,材料的冲击强度有所下降,但下降至某一数值后不再变化。
温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时,冲击破坏呈韧性断裂,低于玻璃化温度呈脆性断裂,且冲击强度值大幅度下降。提高加载速率,可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性,其制品在常温下可弯折106次而不损坏。
但在室温和低温下,由于本身的分子结构规整度高,所以抗冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性,俗称百折胶。[1]
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。对于聚丙烯玻璃化温度的报道值有一18qC, 0qC, 5℃等,这也是由于人们采用不同试样,其中所含晶相与无定形相的比例不同,使分子链中无定形部分链长不同所致。聚丙烯的熔融温度比聚乙烯约提高40一50%,约为164一170℃, 100%等规度聚丙烯熔点为176℃。
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
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器绝缘制品。它的击穿电压也很高,适合用作电器配件等。抗电压、耐电弧性好,但静电度高,与铜接触易老化。
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、炭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。[2]

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。具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响,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。
聚丙烯具有许多优良特性:
1、相对密度小,仅为0.89-0.91,是塑料中最轻的品种之一。
2、良好的力学性能,除耐冲击性外,其他力学性能均比聚乙烯好,成型加工性能好。
3、具有较高的耐热性,连续使用温度可达110-120℃。
4、化学性能好,几乎不吸水,与绝大多数化学药品不反应。
5、质地纯净,无毒性。
6、电绝缘性好。
7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。
它有很多优点但也有缺点:
1、制品耐寒性差,低温冲击强度低。
2、制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化。
3、着色性不好。
4、易燃烧。
5、韧性不好,静电度高,染色性、印刷性和黏合性差。
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,击穿电压也很高,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。
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/㎡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。

 

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