基本概述
學名:聚丙烯
英文名稱:Polypropylene
分子式:[C3H6]n
簡稱:PP
特點
無毒、無味,密
度小,強度、剛度、硬度耐熱性均優於低壓聚乙烯,有較高的抗彎曲疲勞強度,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.適於製作一般機械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件 。常見的酸、鹼有機溶劑對它幾乎不起作用,可用於食具。
生產方法
淤漿法
在稀釋劑(如己烷)中聚合,是
最早工業化、也是迄今生產量最大的方法。
液相本體法
在70℃和3MPa的條件下,在液體丙烯中聚合。
氣相法
在丙烯呈氣態條件下聚合。後兩種方法不使用稀釋劑,流程短,能耗低。液相本體法現已顯示出後來居上的優勢。
成型特性
1.結晶料,吸濕性小,易發生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解.
2.流動性好,但收縮範圍及收縮值大,易發生縮孔.凹痕,變形.
3.冷卻速度快,澆注系統及冷卻系統應緩慢散熱,並注意控制成型溫度.料溫低溫高壓時容易取向,模具溫度低於50度時,塑件不光滑,易產生熔接不良,流痕,90度以上易發生翹曲變形
4.塑膠壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應力集中.
分類
聚丙烯塑膠根據基材不同,可分為九類:
1.一般級(HOMOPOLYMER) 單聚合物,大陸稱為均聚,系純丙烯聚合而成的原料。
2.耐衝擊級(IMPACT COPOLYMER) 系單聚合物添加乙烯丙烯橡膠,衝擊強度高低主要看橡膠含量高低,耐寒程度好壞主要看乙烯含量高低。各原料廠商製程不同,最高乙烯含量也不同。
3.透明級(RANDOM COPOLYMER) 隨機共聚合物,系丙烯添加乙烯共聚合,乙烯不規則散布在聚合物中,主要減少聚合物的結晶度進而改善透明性。
4.高結晶級(HIGH ISOTACTICITY or HIGH CRYSTALLINITY) 減少PP聚合物中錯位結構的含量,相對就提高規則性結構含量,也就提高結晶度。主要改善原料的剛性、熱變性溫度、表面硬度、抗刮性及光澤性。當然再添加增核劑也會有助於上述物性的增進
5.熱封級(TERPOLYMER) 是隨機共聚合物的延伸,一般丙烯含乙烯(非EPR)含量最高在3.5%,但也有製程可添加至5%,乙烯含量越高產品越柔軟,熱變型溫度、軟化點、熱封溫度越低,有時為了要增加乙烯含量要藉助丁二烯或其它第三成份成為三共聚合物以達上述物性要求。
6.合金級(ALLOY) 不同的塑膠原料高比例的混合皆可謂合金級,例如PP添加LDPE可改善柔軟性及衝擊強度,在加工上也可減少頸縮及增加平整性,在成型也可減低墜料現象。PP加EPR加HDPE可維繫剛性,減少高EPR含量造成的白化現象,改善衝擊強度。
7.複合材料(COMPOUNDING) 不同材料混合謂之複合材料,譬如添加玻璃纖維、各類無機物礦粉、有機物木粉、紙屑或穀物微片,在PP材料內以改善各種物性。礦粉又包括:滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、雲母、碳黑、碳纖維及溴化物等。
8.橡膠(RUBBER) 橡膠,TPR(熱可塑性橡膠)與TPE(熱可塑性彈性體),有時很難界分,而各種界定說法都有,大部份的橡膠都可與PP相混合,除EPR系列外,也很難界定混合是定位在合金或複合材料項內。一般常與PP混合的橡膠有EPR及EPDM,適合與PP直接混料的產牌有CATALLOY、PLASTOMER、ENGAGE、TAFMER、KRATON及SANTOPLENE等。
9.特殊規格(SPECIALS) 未含蓋在前項類的都可歸入此類,例如:高熔融強度原料(HMS、High Melt Strength)可用在發泡材內改善表面氣密性提高發泡效果,也可減少板材成型的墜料現象。
用途
工程
分為聚丙烯單絲纖維和聚丙烯網狀纖維
聚丙烯網狀纖維以改性聚丙烯為原料,經擠出、拉伸、成網、表面改性處理、短切等工序加工而成的高強度束狀單絲或者網狀有機纖維,其固有的耐強酸,耐強鹼,弱導熱性,具有極其穩定的化學性能。加入混凝土或砂漿中可有效的控制混凝土(砂漿)固塑性收縮、乾縮、溫度變化等因素引起的微裂縫,防止及抑止裂縫的形成及發展,大大改善混凝土的阻裂抗滲性能,抗衝擊及抗震能力,可以廣泛的使用於地下工程防水,工業民用建築工程的屋面、牆體、地坪、水池、地下室等,以及道路和橋樑工程中。是砂漿/混凝土工程抗裂,防滲,耐磨,保溫的新型理想材料。
包裝
在塑膠製品中包裝材料占有極其重要的位置,據統計,世界用於包裝領域的塑膠約占塑膠總消費量的35%。我國包裝用塑膠發展迅速,產量從1980年的19萬t迅速增至2003年的465萬t,預計2005年將超過550萬t,2010年超過700萬t,2015年超過900萬t,約占全國包裝總產量的13%以上。
從產品上看,包裝用薄膜約占包裝用塑膠總量的50%以上。我國雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜是PP樹脂消費量最大的領域之一,2003年我國有BOPP生產企業86家(123條生產線),總生產能力約140萬t/a,2004年達到200萬t/a(138條生產線),產量將突破100萬t。國內企業注重提升產品競爭力,先後引進了一批先進的BOPP生產設備,生產的薄膜寬度可達8.3m,線速度高達400~500m/min,如浙江大東南集團引進德國布魯克納6萬t/a生產線;國風集團投資2億元引進3.5萬t/a生產線(亞洲第1條、世界第4條10m寬的BOPP設備);常州武進金氏集團引進德國2萬t/a五層共擠高強超薄BOPP生產線;福建現代集團引進2.5萬t/a生產線;寶碩集團計畫引進10萬t/a生產線等。按我國現有的BOPP薄膜生產能力換算,每年對PP樹脂的需求量近200萬t,因此應重視開發BOPP薄膜用高線速、延伸性、透明性好的PP專用料,包括配套用的乙、丙共聚物,以適應新引進的BOPP薄膜設備。
汽車
2003年,我國汽車產量為440多萬輛,已位居世界第四,同比增長36.6%。據美國ESM WerWide報導:“2008年中國汽車產量將超過600萬輛,2015將超過日本,躍居世界第二位”。
汽車工業的發展離不開汽車塑膠化的進程,目前我國工程塑膠的自給率不足16%。據中國工程塑膠協會預測,2005年我國工程塑膠需求增長率為15%,2010年約為10%,需求量將從2000年的44萬t增長到2010年的140萬t。我國汽車製造業對工程塑膠需求量增長迅速,到2010年總用量將達到94萬t(以塑膠用量占汽車重量的5%~10%計)。
PP用於汽車工業具有較強的競爭力,但因其模量和耐熱性較低,衝擊強度較差,因此不能直接用作汽車配件,轎車中使用的均為改性PP產品,其耐熱性可由80℃提高到145℃~150℃,並能承受高溫750~1000h後不老化,不龜裂。據報導,日本豐田公司推出的新一代具有高取向結晶性的聚丙烯HEHCPP產品,可以作為汽車儀錶板、保險槓,比以TPO為原料生產的同類產品成本降低30%,改性PP用作汽車配件具有十分廣闊的開發前景。
家用電器
近幾年我國家用電器產業發展迅速,品種多,產量大。2003年我國電冰櫃產量為1850萬台,空調器4200萬台,洗衣機1700萬台,微波爐3500萬台。據“2004~2006年中國城市家庭影院市場研究諮詢報告”顯示,預計未來3年內我國家庭影院系統市場規模將達到690萬台。另外,各種小家電也擁有巨大的潛在市場,這對改性PP來說,是一個極好的商機。我國一些塑膠原料廠商已經開發出洗衣機專用料如PP 1947系列、K7726系列等,受到了洗衣機製造廠商的歡迎。因此,在未來幾年內應加大開發家用電器PP專用料的力度,以適應市場變化的需求。
管材
2003年全國塑膠管材總產量突破180萬t,同比增長23%。早期,PP管材主要用作農用輸水管,但是由於早期產品性能還存在一些問題(抗衝擊強度、耐老化性能較差),市場未能打開。隨著上海塑膠建材廠首家引進國外先進技術,採用進口PP-R料生產的輸送冷、熱水用的管材得到市場認可後,已有不少廠家建設PP-R管材生產線,價格也由投產初期的2萬~3萬元/t不斷回落,但PP-R管材在塑膠管材市場上的占有率仍然很低。據反映,國產PP-R料與進口料比較還有一定差距,質量有待改進和提高。據報導,韓國開發出一種耐高壓給水管用無規共聚聚丙烯PP-R 112新牌號,使用該牌號生產的管材可在20℃和11.2MPa的超高壓狀態下使用50年。
塑膠管材是我國化學建材推廣套用的重點產品之一,建設部曾於2001年發出“關於加強共聚聚丙烯(PP-R、PP-B)管材生產管理和推廣套用工作的通知”,要求有關部門共同做好從原料、加工、質量以至管材使用、安裝等工作,要嚴格把好PP管材質量關,以利更好地做好我國PP管材的生產、套用、推廣工作。
高透明聚丙烯
隨著人們生活水平不斷提高,必然帶來在文化、娛樂、食品、醫療、材料、居室裝飾等各個方面不同變化的要求與提高,市場中很多物品越來越多地使用透明材料。因此,開發透明PP專用料是一個很好的發展趨勢,尤其需要透明性高、流動性好,成型快的PP專用料,以便設計加工成人們喜愛的PP製品。透明PP比普通PP、PVC、PET、PS更具特色,有更多優點和開發前景。
近幾年,國外透明PP市場增長很快,如韓國LG將透明PP作為PET替代品推向市場;德國某些公司用透明PP替代PVC;美國透明PP製品的增長速度高出普通PP製品7%~9%;日本近幾年PP成核透明劑的年用量約為2000t,若以添加量0.25%推算,日本透明PP料的年產量可達80萬t以上。據日本理化株式會社介紹,日本透明PP專用料用於微波炊具及家具兩方面的消費量最大。預計,2005年國外市場對透明PP專用料需求量約為500萬~550萬t。國內透明PP專用料與國外差距較大,透明PP樹脂及其製品的生產、套用仍有待加強。
區別
PE
又稱聚乙烯,未著色時呈乳白色半透明,蠟狀;用手摸製品有滑膩的感覺,柔而韌;稍能伸長。一般低密度聚乙烯較軟,透明度較好;高密度聚乙烯較硬。
常見製品:手提袋、水管、油桶、飲料瓶(鈣奶瓶)、日常用品等。
PP
又稱聚丙烯,未著色時呈白色半透明,蠟狀;比聚乙烯輕。透明度也較聚乙烯好,比聚乙烯剛硬。PP的染色在一般注塑機上只能用色母料。在華美達機上有加強混煉作用的獨立塑化元件,也可以用色粉染色。戶外使用的製品,一般使用UV穩定劑和碳黑填充。再生料的使用比例不要超過15%,否則會引起強度下降和分解變色。PP注塑加工前一般不需特別的乾燥處理。 改性填充物通常有玻璃纖維、礦物填料、熱塑性橡膠等。
常見製品:盆、桶、家具、薄膜、編織袋、瓶蓋、汽車保險槓等。
PS
又稱聚苯乙烯, 在未著色時透明。製品落地或敲打,有金屬似的清脆聲,光澤和透明很好,類似於玻璃,性脆易斷裂,用手指甲可以在制品表面劃出痕跡。改性聚苯乙烯為不透明。
常見製品:文具、杯子、食品容器、家電外殼、電氣配件等
PVC
又稱聚氯乙烯 ,本色為微黃色半透明狀,有光澤。透明度勝於聚乙烯、聚苯烯,差於聚苯乙烯,隨助劑用量不同,分為軟、硬聚氯乙烯,軟製品柔而韌,手感粘,硬製品的硬度高於低密度聚乙烯,而低於聚丙烯,在屈折處會出現白化現象。
常見製品:板材、管材、鞋底、玩具、門窗、電線外皮、文具等
PET
又稱聚對苯二甲酸乙二醇酯 ,透明度很好,強度和韌性優於聚苯乙烯和聚氯乙烯,不易破碎。
常見製品:常為瓶類製品如可樂、寶特瓶等