聚丙烯介绍及学习详解.ppt

第三章 聚丙烯 一、概述 1.定义 聚丙烯是由丙烯单体通过气相本体聚合、淤浆聚合、液态本体聚合等方法而制成的聚合物。 简写为PP。 2. 发展简史 1953年联邦德国齐格勒发明聚乙烯以后，即试图用 AlR3－TiCl4为催化剂制备聚丙烯，但仅制得无工业价值的低等规度聚丙烯。 意大利纳塔继齐格勒后，对丙烯聚合作了深入的研究，于 1955年首先发表他改进了的齐格勒催化剂即 AlR3－TiCl3 ，称为齐格勒－纳塔催化剂。 他成功地将丙烯聚合成具有高度立体规整（等规）度的聚丙烯。意大利蒙特卡帝尼公司于1957年9月创立了年产 6000吨的聚丙烯厂。 美国Avisun公司在齐－纳催化剂中加入第三组份作为催化剂，确立了该公司的自创技术。于 1959年建厂，规模为 9000吨／年。 经过十几年的发展，我国也有80多家聚丙烯的生产企业。聚丙烯目前已成为发展速度最快的塑料品种，其产量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，居第三位。 3.分类 按结构不同，聚丙烯可分为等规、间规及无规三类。 目前应用的主要为等规聚丙烯，用量可占90%以上。 无规聚丙烯不能用于塑料，常用于改性载体。 间规聚丙烯为低结晶聚合物，用茂金属催化剂生产，最早开发于1988年，属于高弹性热塑材料；间规聚丙烯具有透明、韧性和柔性，但刚性和硬度只为等规聚丙烯的一半； 间规聚丙烯可像乙丙橡胶那样硫化，得到的弹性体的，力学性能超过普通橡胶； 因价格高，目前间规聚丙烯的应用面不广，但很有发展前途，为聚丙烯树脂的新增长点。 丙烯－乙烯无规共聚物－PPR 4. 特点 聚丙烯的优点为电绝缘性和耐化学腐蚀性优良，力学性能和耐热性在通用热塑性塑料中最高、耐疲劳性好、价格在所有树脂中最低； 经过玻璃纤维增强的聚丙烯具有很高的强度，性能接近工程塑料，常用作工程塑料。 聚丙烯的缺点为低温脆性大和耐老化性不好。 聚丙烯的加工性能优良，可以采用多种加工方法生产出不同的制品用于各种用途。 聚丙烯的注塑制品用量很大，一般的日用品以普通聚丙烯为主，其他用途的以增强或增韧聚丙烯为主。 如:汽车保险杠、轮壳罩用增韧聚丙烯， 而仪表盘、方向盘、风扇叶、手柄等用增强聚丙烯。 聚丙烯的挤出成型制品也很多，其中用量最大的是纺织用的纤维和丝，这主要是由于聚丙烯具有很好的耐磨性、耐化学腐蚀性以及价格低廉。 聚丙烯的丝及纤维制品主要包括单丝、扁丝和纤维三类。 单丝的密度小、韧性好、耐磨性好，适于生产绳索和渔网等。 扁丝拉伸强度高，适于生产编织袋，可用于包装化肥、水泥、粮食及化工原料等。还可用于生产编织布，防雨布。 纤维（丙纶）可广泛用于生产地毯、毛毯、衣料、人造草坪、滤布、无纺布及窗帘等。 聚丙烯的挤出制品还可用来生产薄膜。 经过双向拉伸的薄膜可改善聚丙烯的强度及透明性，可用于打字机带、香烟包装膜、食品袋等。 另外，聚丙烯挤出制品还可用于管材、片材等。 聚丙烯的中空制品具有较好的透明性、力学性能及混气阻隔性，可用于洗涤剂、化妆品、药品、液体燃料及化学试剂等的包装容器。 二、合成方法 1. 单体制备 聚丙烯的单体丙烯也是由石油馏分（轻油）或天然气高温裂解制取。 丙烯：常压下是气体，沸点－47.7℃。由于分子中甲基的诱导效应．使双键中电子对向一侧偏移，比乙烯更活泼，更容易聚合。 2. 聚合 （1）反应原理 聚丙烯的工业化生产是采用改进的齐氏催化剂，称为齐一纳催化剂。齐一纳催化剂由TiCl3 与 Al(C2H5)3或AlCl(C2H5)2组成。 在这种复合催化剂存在下产生阴离子型的定向配位聚合。 （2）聚合方法 ①浆液法（淤浆法） 将催化剂加入到石脑油中组成浆状液（10份催化剂/90份石脑油）， 再将浆状液加入反应器并通入丙烯，在 50～60℃，0.5～1MPa的压力条件下反应 8 h，可以得到转化率约 80％～85％的聚合物。 反应实质上是悬浮聚合。(可加入少量氢气调节产物分子量) ②液态本体聚合 将丙烯加压液化，加入催化剂进行聚合，反应在60～70℃，3.2～3.5 MPa压力条件下进行，转化率可达95％，是一种简单经济的方法。 ③气相聚合 将催化剂分散在溶剂中，从反应器上端喷入，通入丙烯以气体，在约 3.5MPa压力及90℃左右条件下进行气相聚合。 采用该方法的优点是催化剂效率高，用量少，容易从聚合物中清理干净。 上述齐一纳催化剂是第一代催化剂，其效率低。以消耗催化剂中的每克钛计，仅可制得1.3～3kg 聚合物。 1975年后出现第二代齐一纳催化剂，是在催化剂中加入MgCl2作为载体，可使催化剂效率提高到每消耗 1g 钛制得 70～100kg聚合物。 三、结构与性能 1. 聚丙烯结构 ①聚丙烯是线型链烃聚合物，与聚乙烯在性能上有颇多相似处，特别是在电性能和溶解溶胀性方面相似。 ②由于聚丙烯的主链骨架碳原子上交替地