聚丙烯生产工艺Word格式文档下载.docx
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1.按塑料的使用范围与用途来分，可以有工程塑料和通用塑料，耐高温塑料和特种塑料，不过这类分类方法不够严密。
2.按塑料的组分来分，可将塑料分为单组分塑料和多组分塑料。
单组分塑料为合成树脂，并含有少量的助剂。
多组分塑料除合成树脂外，还含有较多的组分（如增塑剂、玻璃纤维填料等）近几年发展起来的聚乙烯与聚醛酸乙烯酯，聚乙烯与ABS树脂共混的改性复合塑料也属于多组分塑料。
3.按加工性能来分，可以分为热塑性和热固性塑料两大类。
热塑性塑料具有在特殊温度范围内反复加热软化、冷却硬化的特点，还具有加工成型方便、机械较好的优点，但刚性和耐热性较差。
而热固性塑料的特点是：
若再升高温度，只能分解，不能再软化，它具有耐热性高，在负荷作用下不易变形的优点。
像酚醛树脂、环氧树脂就属于此类。
4.按高分子化合物组成或主链结构来分，可分为聚氨酯、环氧树脂、聚醚脂、氟塑料、尼龙塑料、丙烯酸塑料、乙烯基塑料、聚烯烃塑料等等。
最后一种方法中提到的聚烯烃塑料来自于合成树脂的一大家族——聚烯烃树脂，在诸多家族成员当中，除了经常用到，提到的聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯系树脂、聚1—丁烯等等之外，还有一个重要成员，这就是我们将在下面专门介绍的高分子聚烯烃树脂
——聚丙烯。
1
第一章 聚丙烯及聚丙烯生产的发展
第一节 聚丙烯及其结构、性能、用途及市场需求
一、什么是聚丙烯
聚丙烯（Polypropylene，常常缩写为PP）是由聚丙烯单体聚合而形成的高分子聚合物。
介绍聚丙烯，得先从聚合反应开始。
由一种或几种低分子化合物结合成为一个高分子化合物的化学反应叫聚合反应。
聚合反应的特点是：
绝大多数是不可逆反应和连锁反应，反应过程迅速生成高分子化合物，分子量迅速增大到一定值后，一般分子量便不再变化。
反应时间增加，转化率增大，产物分子量不变。
聚合反应生成的这种高分子化合物又叫聚合物。
能起聚合反应并且生成聚合物中结构单元的低分子化合物叫单体。
聚丙烯就是这样一种聚合物，它是由聚丙烯单体通过聚合反应制得的一种高分子化合物，是一种通用合成树脂（或通用合成塑料）。
由于它是烯烃聚合的产物，因而属于
聚烯烃树脂。
它既可以用做单组分塑料，又可与聚乙烯等共混做为改性的复合塑料使用。
与聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯一样，聚丙烯属于热塑性塑料。
二、聚丙烯的结构
聚丙烯的结构是指高聚物内部组织。
它有两层意义：
一是指聚丙烯内部的组织和形状，称为分子结构；
二是指这些大分子聚集在一起的形态，称为聚集态结构。
n
（一）聚丙烯的分子结构
2
对一般的单烯烃聚合物可用通式
CH2 CH
R
表示。
当R为甲基（—CH3）时，即为聚丙烯。
按甲基在分子中的立体排布（位置、配向、次序等）不同，可分为三种立体异构体，即等规聚丙烯（iPP）、间规聚丙烯（sPP）、无规聚丙烯（aPP）。
这三种立体构型的聚丙烯主体结构如图1—1所示。
（1）等规聚丙烯 所有甲基都排在平面同一侧（图1—1A）。
（2）间规聚丙烯 甲基有规则地交互分布在平面的两侧（图1—1B）。
（3）无规聚丙烯 甲基无规则地（无秩序地）分布在平面的两侧（图1—1C）。
CH3
CH3
3
H H H H H
C C C C C
A C C C C C
H CH3
C
C C
B
H CH3 HH H
C C
CH3 H
H H H
CH3 H H H CH3
H H
C C C
H CH3
H H H
图1—1聚丙烯大分子立体构型图
A—等规聚丙烯 B—间规聚丙烯 C—无规聚丙烯在聚丙烯产品中，等规聚丙烯在整个聚合物中的重量百分含量称为等规度。
这是衡
量聚丙烯产品质量的一个重要指标，后面还要详述。
等规度对产品性质影响很大，不同用途要求聚丙烯有不同的等规度。
但一般要求等规度大于90％，用于纺丝时，等规度要求大于97％。
在三种立体异构体中，等规聚丙烯和间规聚丙烯都属于有规聚丙烯。
有规聚丙烯的结晶度高。
根据X射线对结晶性聚丙烯的研究，测得其分子链的等同周期为6.5×
10—
10m，C—C间键角为109°
28′，C—C原子间键矩为1.54×
10—10m。
据此设想出等规聚丙烯的三种螺旋结构，结构如图1—2所示。
等规与无规聚丙烯的结构模型如图1—3所示。
6.50×
10
CH3CH2
CH
图1—2 聚丙烯的螺旋结构
CH3
CH2CH
图1—3 等规与无规聚丙烯的结构模型
A 等规聚丙烯 B 无规聚丙烯以上所述均指聚丙烯均聚物。
聚丙烯聚合物中还有共聚物，如以丙烯为主要单体，
以少量乙烯为第二单体（或称共聚单体）进行共聚而成的聚合物。
共聚物按其立体结构的规整性又可分为无规共聚物和嵌段共聚物。
制取共聚物的目的是为了改善均聚物的某些性能（如耐寒、耐温、抗冲性能等），以满足特殊用途的需要。
（二）聚丙烯的聚集态结构
高分子的链结构是决定高聚物基本性质的主要因素，而高分子聚集态结构是决定高聚物本体性质的主要因素。
也就是说，其使用性能直接取决于加工成型过程中高分子所形成的聚集态结构。
聚丙烯和其他高分子一样，是由很多大分子聚集在一起的，分子间存在着相互作用。
通常分子间的作用力包括范德华力和氢键，使聚丙烯的大分子聚集在一起，并赋予它特定的性能。
大分子聚集态通常有下述两种方式：
1.无定形态
当很多分子在一起时，如果分子间杂乱无章，没有一定次序地相互堆在一起，这种结构被称为无定形态。
这种结构比较疏松，密度低，分子容易运动，强度也低。
2.结晶态
很多分子相互排列得很整齐或一部分排列得很整齐，形成三维有序的结构，称为结晶态。
丙烯聚合过程中，由于采用立体定向聚合催化剂，能使丙烯进行配位定向聚合，得到立体构型很规整的等规立构聚丙烯（等规聚丙烯含量达95%以上），因此能够很好地结
4
晶。
其结晶形态有α、β、γ、δ和拟六方晶形五种。
最普通的是α晶态，属单斜晶系，晶格参数为：
a=6.50×
10-10m，b=20.96×
10-10m，c=6.50×
10-10m，β=99°
20′
在138℃左右，聚丙烯结晶形成α晶态，是五种晶态中最稳定的一种结构，熔点为180℃，密度为0.936g/cm3。
等规聚丙烯还能从熔融状态缓慢冷却的条件下形成球晶结构。
结晶温度越高，球晶越大；
结晶温度越低，球晶越小。
球晶越大，性质越脆。
因此球晶的大小直接影响到制品的冲击强度和拉伸性质。
一般来说，分子越大，分子链扩散越难，结晶度越小，但由于成型条件的不同，结晶度会发生变化。
结晶度是以结晶部分的重量占样品总重量的百分数来表示的，一般用X射线来测定结晶度。
等规聚丙烯的结晶度可达65%以上。
在聚丙烯中，可以采用添加成核剂的办法来提高或降低球晶的直径，并控制其一定的形态，以改善其拉伸屈服强度和冲击强度，改进透明性和光泽性，降低成型时的加工温度，还可以改进成型加工的其他性能。
结晶度可以用公式来计算：
dc（d-da）
x（%）= d（dc-da） ×
100% （式1—1）
式中x—结晶度，%
dc—完全结晶的密度，g/cm3；
da—完全无定型的密度，g/cm3；
d—所测试样的密度，g/cm3。
结晶度越高，密度就越大。
与结晶度0～100%相对应的聚丙烯的密度为0.851～0.935g/cm3。
三、聚丙烯的性质
（一）聚丙烯的物理性质
聚丙烯的物理性质主要有以下几个方面。
1.聚丙烯树脂具有可塑性
聚丙烯是一种典型的热塑性塑料。
它受热时（达到熔点）熔化，冷却时固化成型，且这一过程可以多次重复进行。
由于这一特性，使聚丙烯加工成型十分方便，可以很容易用挤出、注塑、吹塑、注射等方法直接加工成型，并可以使加工边角料及废旧料回收重复利用。
2.聚丙烯树脂具有良好的耐热性能
它的熔点高，为164～170℃（纯等规度的熔点达176℃），软化点为150℃以上，即使在沸水中也不变形，不失去其结晶性。
聚丙烯连续使用温度为120℃，在无负荷情况下，最高使用温度可达150℃。
聚丙烯是通用树脂中耐热性能最好的一种。
3.聚丙烯树脂的密度小
聚丙烯的相对密度为0.90～0.91，是各种树脂中相对密度最小的。
4．聚丙烯树脂的物理机械性能良好。
它的拉伸屈服强度一般可达30～38MPa，这也是通用合成树脂中最高的品种之一。
它表面强度大，弹性较好，耐磨性良好。
5.聚丙烯的介电性能优良。
6.聚丙烯吸水性小。
5
7.聚丙烯的冲击强度较低。
这是聚丙烯的最大缺点，特点是在低温下其冲击强度急剧下降。
但是可以通过共聚或共混改性来改善它的耐低温冲击性能。
（二）聚丙烯的化学性质
聚丙烯具有优良的化学稳定性，并随着其结晶度的增加稳定性也增加。
它与绝大多数化学品接触几乎不发生作用，但发烟硫酸、发烟硝酸、氯磺、铬酸对聚丙烯有腐蚀作用。
聚丙烯的热化学稳定性好。
在100℃温度下，大多数无机酸、碱、盐溶液除具有强氧化性者外，对聚丙烯几乎都无破坏作用。
聚丙烯是非极性有机化合物，因此它比较容易在非极性有机溶剂中溶胀或溶解。
温度越高，溶胀或溶解越快。
在一定温度下它可溶解在十氢萘、四氢奈、1，2，4—三氯代苯中。
用粘度法测定聚丙烯的分子量，就是利用它在十氢萘中的溶解性能制成溶液样品。
但是，聚丙烯对极性有机溶剂都很稳定。
醇类、酚类、醛类、酮类和大多数羧酸都不易使聚丙烯发生溶胀。
只有芳烃和氯代烃（如苯、四氯化碳、氯仿等）在80℃以上时对聚丙烯有溶解作用。
由于聚丙烯结构中存在叔碳原子，因此易被氧化介质侵蚀。
与其他合成材料一样，聚丙烯在光、紫外线、热、氧存
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