聚丙烯

發(fā)展簡(jiǎn)史

|| ||

理化性質(zhì)

1.無(wú)嗅、無(wú)味、無(wú)毒。是常用樹(shù)脂中最輕的一種；

2.優(yōu)異的力學(xué)性能，包括拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和硬度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能，由PP制作的活動(dòng)鉸鏈可承受7×107次以上的折疊彎曲而不破壞，低溫下沖擊強(qiáng)度較差。PP的拉伸強(qiáng)度一般21-39兆帕；彎曲強(qiáng)度42-56兆帕，壓縮強(qiáng)度39-56兆帕，斷裂伸長(zhǎng)率200％~400％，缺口沖擊強(qiáng)度2.2-5 kJ/m2，低溫缺口沖擊強(qiáng)度1-2 kJ/m2。洛氏硬度R95~105；

3.耐熱性良好，連續(xù)使用溫度可達(dá)110-120℃；

4.化學(xué)穩(wěn)定性好，除強(qiáng)氧化劑外，與大多數(shù)化學(xué)藥品不發(fā)生作用；在室溫下溶劑不能溶解PP，只有一些鹵代化合物、芳烴和高沸點(diǎn)脂肪烴能使之溶脹，耐水性特別好；

5.電性能優(yōu)異，耐高頻電絕緣件好，在潮濕環(huán)境中也具有良好的電絕緣性；

6.由于PP的主鏈上有許多帶甲基的叔碳原子，叔碳原子上的氫易受到氧的攻擊，因此PP的耐候老化性差，必須添加抗氧劑或紫外線吸收劑16；

7.小鼠以8g/kg劑量灌胃1～5次，未引起明顯中毒癥狀。大鼠吸入聚丙烯加熱至210～220℃時(shí)的分解產(chǎn)物30次，每次2h，出現(xiàn)眼粘膜及上呼吸道刺激癥狀。與聚乙烯相同禁止用其再生制品盛裝食品。3

生產(chǎn)工藝

聚丙烯樹(shù)脂是四大通用型熱塑性樹(shù)脂（聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）之一，以丙烯為原料，乙烯為共聚單體通過(guò)聚合反應(yīng)生產(chǎn)制得。10

世界上用于生產(chǎn)聚丙烯的工藝方法按類別劃分主要有以下幾大類：溶劑法、溶液法，液相本體法（含液相氣相組合式）和氣相本體法。各工藝特點(diǎn)簡(jiǎn)介如下：10

溶劑聚合法

溶劑法（又稱漿液法或泥漿法、淤漿法）是最早采用的聚丙烯生產(chǎn)工藝，但由于有脫灰和溶劑回收工序，流程長(zhǎng)，較復(fù)雜等缺點(diǎn)，隨著催化劑研究技術(shù)的進(jìn)步，從八十年代起，溶劑法已趨于停滯狀態(tài)，逐漸為液相本體法所取代。10

工藝特點(diǎn)：（1）丙烯單體溶解在惰性液相溶劑中（如己烷中），在催化劑作用下進(jìn)行溶劑聚合，聚合物以固體顆粒狀態(tài)懸浮在溶劑中，采用釜式攪拌反應(yīng)器；（2）有脫灰和溶劑回收工序，流程長(zhǎng)，較復(fù)雜，裝置投資大，能耗高。但生產(chǎn)易控制，產(chǎn)品質(zhì)量好；（3）以離心過(guò)濾方法分離聚丙烯顆粒再經(jīng)氣流沸騰干燥和擠壓造粒。10

溶液聚合法

工藝特點(diǎn)：（1）使用高沸點(diǎn)直鏈烴作溶劑，在高于聚丙烯熔點(diǎn)的溫度下操作，所得聚合物全部溶解在溶劑中呈均相分布；（2）高溫氣提方法蒸發(fā)脫除溶劑得熔融聚丙烯，再擠出造粒得粒料產(chǎn)品；（3）生產(chǎn)廠家只有美國(guó)柯達(dá)公司一家。10

液相本體法

含液相氣相組合式，液相本體法聚丙烯生產(chǎn)工藝是聚丙烯生產(chǎn)中后期發(fā)展起來(lái)的新工藝。該生產(chǎn)工藝是聚丙烯1957年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)七年之后問(wèn)世的。10

采用液相本體法生產(chǎn)聚丙烯，是在反應(yīng)體系中不加任何其他溶劑，將催化劑直接分散在液相丙烯中進(jìn)行丙烯液相本體聚合反應(yīng)。聚合物從液相丙烯中不斷析出，以細(xì)顆粒狀懸浮在液相丙烯中。隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，聚合物顆粒在液相丙烯中的濃度增高。當(dāng)丙烯轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定程度時(shí)，經(jīng)閃蒸回收未聚合的丙烯單體，即得到粉料聚丙烯產(chǎn)品。這是一種比較簡(jiǎn)單和先進(jìn)的聚丙烯工業(yè)生產(chǎn)方法。液相本體法工藝代表著八十年代國(guó)際上聚丙烯生產(chǎn)的新技術(shù)、新水平。10

工藝特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)中不加溶劑，丙烯單體以液相狀態(tài)在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行液相本體聚合，乙烯丙烯在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行氣相共聚；（2）流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少、投資省，動(dòng)力消耗及生產(chǎn)成本低；（3）均聚采用釜式攪拌反應(yīng)器（Hypol工藝），或環(huán)管反應(yīng)器（Spheripol工藝），無(wú)規(guī)共聚和嵌段共聚均在攪拌式流化床中進(jìn)行。10

采用液相本體法的典型代表是BASELL公司的Spherizone液相本體法工藝。Spherizone是一種氣相循環(huán)技術(shù)，采用齊格勒-納塔催化劑，可生產(chǎn)出保持韌性和加工性能同時(shí)又具有高結(jié)晶度、剛性和更加均一的聚合體。它可在單一反應(yīng)器中制得高度均一的多單體樹(shù)脂或雙峰均聚物。Spherizone循環(huán)反應(yīng)有二個(gè)互通的區(qū)域，不同的區(qū)域起到由其它工藝的氣相和液相環(huán)管反應(yīng)器所起的作用。這兩個(gè)區(qū)域能產(chǎn)生具有不同相對(duì)分子質(zhì)量或單體組成分布的樹(shù)脂，擴(kuò)大了聚丙烯的性能范圍。10

該工藝的核心設(shè)備為MZCR（多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器系統(tǒng)）反應(yīng)器R230系統(tǒng)。該反應(yīng)器由提升管和下降管兩部分組成。在提升管內(nèi)聚合物通過(guò)反應(yīng)氣體向上吹，形成流化，并送入下降管的上部經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器后，粉料在收集在下降管內(nèi)。反應(yīng)氣體由離心式壓縮機(jī)通過(guò)外部的管線循環(huán)，反應(yīng)熱依靠在外部循環(huán)管線上的循環(huán)器冷卻器來(lái)移出。反應(yīng)器產(chǎn)品通過(guò)安裝在下降管下部的閥門(mén)排出。排出的粉料經(jīng)過(guò)高壓和低壓脫氣后，在生產(chǎn)均聚物和無(wú)規(guī)共聚物時(shí)，直接進(jìn)行汽蒸和干燥，得到粉料產(chǎn)品。生產(chǎn)抗沖產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)過(guò)高壓脫氣后的粉料排入氣相流化床反應(yīng)器。該反應(yīng)器仍采用Spheripol II氣相反應(yīng)器系統(tǒng)。共聚反應(yīng)器為立式圓筒式容器，上、下為球形封頭，下部為沸騰床，主體材料為不銹鋼，內(nèi)表面拋光。10

該工藝目前單線最大生產(chǎn)能力已達(dá)45萬(wàn)噸/年。MZCR（多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器）抗沖共聚產(chǎn)品的乙烯含量可高達(dá) 22%（橡膠含量大于40%），還可生產(chǎn)含乙烯和1-丁烯的三元共聚產(chǎn)品。10

氣相本體法

工藝特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)不引入溶劑，丙烯單體以氣相狀態(tài)在反應(yīng)器中進(jìn)行氣相本體聚合；（2）流程簡(jiǎn)短，設(shè)備少、生產(chǎn)安全，生產(chǎn)成本低；（3）聚合反應(yīng)器有流化床、立式攪拌床及臥式攪拌床。10

采用氣相本體法的典型代表是DOW化學(xué)公司Unipol氣相工藝。Unipol氣相聚丙烯工藝是美國(guó)聯(lián)碳公司（UCCP）和殼牌公司于二十世紀(jì)八十年代開(kāi)發(fā)的一種氣相流化床聚丙烯工藝，是將應(yīng)用在聚乙烯生產(chǎn)上的流化床工藝移植到聚丙烯生產(chǎn)中，并獲得成功。該工藝采用高效催化劑體系，主催化劑為高效載體催化劑，助催化劑為三乙基鋁、給電子體。10

UNIPOL工藝具有簡(jiǎn)單、靈活、經(jīng)濟(jì)和安全的特點(diǎn)；該工藝只用很少的設(shè)備就能生產(chǎn)出包括均聚物、無(wú)規(guī)共聚物和抗沖共聚物在內(nèi)的全范圍產(chǎn)品，可在較大操作范圍內(nèi)調(diào)節(jié)操作條件而使產(chǎn)品性能保持均一。因?yàn)槭褂玫脑O(shè)備數(shù)量少而使維修工作量小，裝置的可靠性提高。由于流化床反應(yīng)動(dòng)力學(xué)本身的限制，加上操作壓力低使系統(tǒng)中物料的貯量減小，使得該工藝比其它工藝操作安全，不存在事故失控時(shí)設(shè)備超壓的危險(xiǎn)。10

此工藝沒(méi)有液體廢料排出，排放到大氣的烴類也很少，因此對(duì)環(huán)境的影響非常小，與其它工藝相比，該工藝更容易達(dá)到環(huán)保、健康和安全的各種嚴(yán)格規(guī)范。該工藝的另一顯著特點(diǎn)是可以配合超冷凝態(tài)操作，即所謂的超冷凝態(tài)氣相流化床工藝（SCM）。該技術(shù)通過(guò)將反應(yīng)器內(nèi)液相的比例提高到45%，可使現(xiàn)有的生產(chǎn)能力提高200%。由于液體含量多少不是流化床不穩(wěn)定、形成聚合物結(jié)塊的基本因素，因此該技術(shù)關(guān)鍵的操作變量是膨脹床的密度及膨脹松密度與沉降松密度的比例。由于超冷凝態(tài)操作能夠最有效地移走反應(yīng)熱，它能使反應(yīng)器在體積不增加的情況下提高2倍以上的生產(chǎn)能力，對(duì)于投資的節(jié)省是非?？捎^的?？箾_共聚產(chǎn)品的乙烯含量可高達(dá)17% （橡膠含量大于30%）的抗沖共聚產(chǎn)品。10

該工藝的核心設(shè)備為氣相流化床反應(yīng)器、循環(huán)氣壓縮機(jī)、循環(huán)氣冷卻器和擠壓造粒機(jī)組。流化床反應(yīng)器是空心式容器，其頂部帶有擴(kuò)大段，底部帶有分布器，第一反應(yīng)器操作壓力為3.5MPaG，溫度67℃，第二反應(yīng)器操作壓力為2.1MPaG，溫度70℃；循環(huán)氣壓縮機(jī)為單級(jí)、恒速、離心式壓縮機(jī)。10

聚丙烯改性

針對(duì)聚丙烯在低溫下的抗沖擊性能差、耐候性不佳、表面裝飾性差以及在電、磁、光、熱、燃燒等方面的功能性與實(shí)際需要的差距，對(duì)聚丙烯加以改性，成為當(dāng)前塑料加工發(fā)展最為活躍的，取得成果最為豐盛的領(lǐng)域。11

PP化學(xué)改性

通過(guò)共聚改性、交聯(lián)改性、接枝改性、添加成核劑等使聚丙烯高分子組分與大分子結(jié)構(gòu)或晶體構(gòu)型發(fā)生改變而提高其機(jī)械性能、耐熱性、耐老化性等性能，提升其綜合性能、擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。12

（1）共聚改性

共聚改性是采用茂金屬等催化劑在丙烯單體合成階段進(jìn)行的改性。當(dāng)單體聚合時(shí)，加入的烯烴類單體與之進(jìn)行共聚，聚合得到無(wú)規(guī)共聚物、嵌段共聚物和交替共聚物等，均聚PP的機(jī)械性能、透明性和加工流動(dòng)性都得以提升。茂金屬催化劑形成的絡(luò)合物是以不規(guī)則形狀受到一定限制的過(guò)渡狀態(tài)作為單一活性中心，達(dá)到精確控制相對(duì)分子質(zhì)量及其分布、共聚單體含量、主鏈上的分布和高聚物晶型結(jié)構(gòu)。12

（2）接枝改性

PP（聚丙烯）樹(shù)脂分子呈非極性結(jié)晶型線型結(jié)構(gòu)，表面活性低，無(wú)極性。存在表面印刷性不良；涂布粘接不良；與極性高聚物難以共混；與極性增強(qiáng)纖維、填料難以相容的缺點(diǎn)。接枝改性是向其大分子鏈上引入極性基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)改善PP的共混性、相容性和粘結(jié)性，達(dá)到克服難共混、難相容與難粘接的缺點(diǎn)。在引發(fā)劑作用下，熔融混煉時(shí)接技單體進(jìn)行接技反應(yīng)，引發(fā)劑在加熱熔融受熱時(shí)分解產(chǎn)生活性游離基，當(dāng)活性游離基遇到不飽和羧酸單體時(shí)，促使不飽和羧酸單體不穩(wěn)定鍵打開(kāi)后與PP活性游離基反應(yīng)形成接技游離基，隨后通過(guò)分子鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而終止。PP常見(jiàn)的接枝改性方法有：熔融法、溶液法、固相法、懸浮法等。接枝改性后的PP分子鏈中氫原子被取代而呈現(xiàn)較強(qiáng)極性，這些極性基團(tuán)使得PP相容性增強(qiáng)，耐熱性、機(jī)械性能大幅提升。12

（3）交聯(lián)改性

交聯(lián)改性主要是把線型或者是枝狀的聚合物通過(guò)交聯(lián)的方法改性成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物。PP（聚丙烯）交聯(lián)改性可以使其力學(xué)性能、耐熱性以及形態(tài)穩(wěn)定性得到改善，成型周期縮短。聚丙烯交聯(lián)改性主要方法有化學(xué)交聯(lián)改性、輻射交聯(lián)改性，它們主要區(qū)別在于交聯(lián)機(jī)理不同、活性源不同；化學(xué)交聯(lián)改性是通過(guò)添加交聯(lián)助劑來(lái)實(shí)現(xiàn)聚丙烯改性，輻射交聯(lián)改性主要是通過(guò)強(qiáng)輻射或強(qiáng)光來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于輻射交聯(lián)改性對(duì)PP厚度要求使得該法普及困難。目前硅烷接枝交聯(lián)法由于其能夠制備出性能優(yōu)良的材料而發(fā)展迅速，硅烷接枝交聯(lián)法生產(chǎn)的PP強(qiáng)度高、耐熱性好、熔體強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、耐腐蝕性能好。12

PP物理改性

在混合、混煉過(guò)程中向PP（聚丙烯）基體中添加有機(jī)或無(wú)機(jī)助劑等得到性能優(yōu)異的PP復(fù)合材料，主要包括：填充改性、共混改性等。12

（1）填充改性

在PP成型過(guò)程中，將硅酸鹽、碳酸鈣、二氧化硅、纖維素、玻璃纖維等填料填充于聚合物中，達(dá)到PP耐熱性提高、成本降低、剛性提高、成型收縮率降低等，但PP沖擊強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率也會(huì)隨之降低。玻璃纖維作為一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬晶須，價(jià)格低、絕緣好、耐熱強(qiáng)、抗腐好，機(jī)械強(qiáng)度高，應(yīng)用比較普遍，經(jīng)玻璃纖維填充改性的PP性能得到明顯的改善，但是玻纖添加量達(dá)到30%左右時(shí)，材料的機(jī)械性能才能有明顯的提高；添加量過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致部分玻璃纖維得不到充分浸漬，使聚合物基體與玻璃纖維界面的結(jié)合性能變差，導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度下降，并且隨著玻璃纖維添加量的增加復(fù)合材料的流動(dòng)性能降低，導(dǎo)致PP成型加工工藝性能困難。12

（2）共混改性

將PP（聚丙烯）與聚乙烯、工程塑料、熱塑性彈性體或橡膠等共混，達(dá)到提升PP性能的改性方法。共混改性是在密煉機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、擠出機(jī)等加工設(shè)備中完成，工藝過(guò)程易調(diào)控，生產(chǎn)周期短、耗資少，可改進(jìn)PP的著色性、加工性、抗靜電性、耐沖擊性等多種性能。聚合物共混可以綜合各組分的突出性能，彌補(bǔ)各組分性能上的不足，共混物綜合性能明顯提升，但共混改性PP的耐低溫性、耐老化性仍然不甚理想。共混改性時(shí)，剪切力可能導(dǎo)致一部分大分子鏈被切斷形成自由基并形成接枝或嵌段共聚物，這些新的共聚物也可以有效的對(duì)PP起到增容作用。12

PP改性技術(shù)使得復(fù)合材料機(jī)械性能得到成倍的提升，極大的拓展了PP應(yīng)用領(lǐng)域，提高了制品的性價(jià)比，推動(dòng)了PP的工程化進(jìn)程，也使得PP從通用塑料拓展應(yīng)用于工程塑料領(lǐng)域，大大拓寬了它的應(yīng)用范圍。近年，PP改性技術(shù)的研究發(fā)展迅速，越來(lái)越多新型技術(shù)應(yīng)用于PP改性，PP綜合性能提升明顯、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，發(fā)展前景十分廣闊。12

（3）增強(qiáng)改性

纖維狀材料加入到塑料中，可以顯著提高塑料材料的強(qiáng)度，故稱之為增強(qiáng)改性。大徑厚比的材料可以顯著提高塑料材料的彎曲模量（剛性），也可以將其稱之為增強(qiáng)改性。11

PP（聚丙烯）的增強(qiáng)改性中應(yīng)用的增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維及其制品，此外還有碳纖維、有機(jī)纖維、硼纖維、晶須等。玻璃纖維增強(qiáng)PP中，用得較多的玻璃纖維為無(wú)堿玻璃纖維和中堿玻璃纖維，其中無(wú)堿玻璃纖維的用量最大。玻纖的直徑控制在6～15μm范圍內(nèi)，玻纖的長(zhǎng)度必須保證在0.25～0.76mm，這樣既能夠保證制品性能，又能使玻纖分散良好。一般認(rèn)為制品中的玻纖長(zhǎng)度大于0.2 mm時(shí)才有改性效果。玻纖含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在10%～30%為佳，超過(guò)40%時(shí)性能下降。另外，添加有機(jī)硅烷類偶聯(lián)劑能使玻璃纖維和PP兩者形成良好界面，提高復(fù)合體系的彎曲模量、硬度、負(fù)荷變形溫度，特別是尺寸穩(wěn)定性。13

由于玻纖增強(qiáng)PP可以提高機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性，且玻纖增強(qiáng)PP的耐水蒸汽性、耐化學(xué)腐蝕性和耐蠕變性都很好，在許多場(chǎng)合可以作為工程塑料使用，如風(fēng)扇葉片、暖風(fēng)機(jī)格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等。11

聚丙烯在生產(chǎn)數(shù)量迅速發(fā)展的同時(shí)，也在性能上不斷出新，使其應(yīng)用的廣度和深度不斷變化，近年來(lái)或者通過(guò)在聚合反應(yīng)時(shí)加以改進(jìn)，或者在聚合后造粒時(shí)采取措施，有一些更具獨(dú)特性能的聚丙烯新的品種問(wèn)世，如透明聚丙烯、高熔體強(qiáng)度聚丙烯等。11

透明改性

PP（聚丙烯）的結(jié)晶是造成不透明的主要原因，利用急冷凍結(jié)PP的結(jié)晶趨向，可以得到透明的薄膜，但有一定壁厚的制品，因熱傳導(dǎo)需要時(shí)間，芯層不可能迅速被冷卻凍結(jié)，因此對(duì)于有一定厚度的制品不能指望用急冷的辦法提高透明度，必須從PP的結(jié)晶規(guī)律和影響因素入手。11

經(jīng)一定技術(shù)手段得到的改性PP，可具有優(yōu)良的透明性和表面光澤度，甚至可以和典型的透明塑料（如PET、PVC、PS等）相媲美。透明PP更為優(yōu)越的是熱變形溫度高，一般可高于110℃，有的甚至可達(dá)135℃，而上述三種透明塑料的熱變形溫度都低于90℃。由于透明PP的性能優(yōu)勢(shì)明顯，近年來(lái)在全球都得以迅速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域從家庭日用品到醫(yī)療器械，從包裝用品到耐熱器皿（微波爐加熱用），都在大量使用。11

PP的透明性提高可通過(guò)以下三種途徑：

（1）采用茂金屬催化劑聚合出具有透明性的PP；

（2）通過(guò)無(wú)規(guī)共聚得到透明性PP；

（3）在普通聚丙烯中加入透明改性劑（主要是成核劑）提高其透明性。11

高熔體強(qiáng)度聚丙烯

聚丙烯的缺點(diǎn)之一是熔體強(qiáng)度低，耐熔垂性差。通常非晶態(tài)聚合物（如ABS、PS）在較寬的溫度范圍內(nèi)存在類似橡膠一樣的彈性行為，而處于半結(jié)晶的聚丙烯則沒(méi)有。這一缺點(diǎn)造成了聚丙烯不能在較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱成型，它的軟化點(diǎn)和熔點(diǎn)非常接近，一旦到達(dá)熔點(diǎn)，熔體粘度急劇下降，隨之熔體強(qiáng)度也大幅下降，導(dǎo)致在熱成型時(shí)制品壁厚不均，擠出發(fā)泡泡孔塌陷等問(wèn)題，大大限制了聚丙烯在某些方面的應(yīng)用。高熔體強(qiáng)度聚丙烯（HMSPP）就是指熔體強(qiáng)度對(duì)溫度和熔體流動(dòng)速率不太敏感的聚丙烯，極具開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。11

HMSPP是一種樹(shù)脂含有長(zhǎng)支鏈的聚丙烯，長(zhǎng)支鏈?zhǔn)窃诤缶酆现幸l(fā)接枝的，這種均聚物的熔體強(qiáng)度是具有相似流動(dòng)特性普通聚丙烯均聚物的9倍，在密度和熔體流動(dòng)速率相近的情況下，HMSPP的屈服強(qiáng)度、彎曲模量以及熱變形溫度和熔點(diǎn)均高于普通聚丙烯，但缺口沖擊強(qiáng)度比普通聚丙烯低。11

HMSPP的另外一個(gè)特點(diǎn)是具有較高的結(jié)晶溫度和較短的結(jié)晶時(shí)間，從而允許熱成型制件可以在較高溫度下脫模，以縮短成型周期，可以在普通熱成型設(shè)備上制成較大拉伸比、薄壁的容器。11

HMSPP在恒定應(yīng)變速率下，熔體流動(dòng)的應(yīng)力開(kāi)始呈現(xiàn)逐漸增加，然后成指數(shù)級(jí)增加，表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變硬化行為。發(fā)生應(yīng)變時(shí)，普通聚丙烯的拉伸粘度隨即下降，而HMSPP則保持穩(wěn)定。HMSPP的應(yīng)變硬化能力可以保證其在成型拉伸時(shí)，保持均勻變形，而普通PP在受到拉伸時(shí)總是從結(jié)構(gòu)中最薄弱的或最熱的地方開(kāi)始變形，導(dǎo)致制品種種缺陷，甚至不能成型。11

目前，HMSPP的制備方法主要有兩種：一種是將聚丙烯與其他化合物進(jìn)行反應(yīng)性改性，另一類是聚丙烯與其他聚合物進(jìn)行共混改性，具體的實(shí)施方法主要有射線輻射法、反應(yīng)擠出法、聚合過(guò)程中引發(fā)接枝法等。在制備HMSPP的過(guò)程中，面臨著兩大難題：聚丙烯的降解和凝膠問(wèn)題，同時(shí)存在著聚合物接枝與單體均聚的競(jìng)爭(zhēng)、聚合物主鏈β斷鍵和交聯(lián)與支化的競(jìng)爭(zhēng)。影響高聚物熔體強(qiáng)度的主要因素是其分子結(jié)構(gòu)。就聚丙烯而言，相對(duì)分子質(zhì)量及其分布和是否具有支鏈結(jié)構(gòu)決定其熔體強(qiáng)度。一般相對(duì)分子質(zhì)量越大，相對(duì)分子質(zhì)量分布越寬，其熔體強(qiáng)度越大，長(zhǎng)支鏈可明顯提高接枝聚丙烯的熔體強(qiáng)度。11

HMSPP專用樹(shù)脂解決了普通聚丙烯熱成型困難的問(wèn)題，可在普通熱成型設(shè)備上成型較大拉伸比的薄壁容器，加工溫度范圍較寬，工藝容易掌握，容器壁厚均勻?？梢杂糜谥谱魑⒉ㄊ称啡萜骱透邷卣糁髿⒕萜??；煊蠬MSPP的普通聚丙烯比純普通聚丙烯具有較高的加工溫度和加工速度，制成的薄膜透明性也好于普通聚丙烯。這主要是由于HMSPP具有拉伸應(yīng)變硬化的特點(diǎn)，它的長(zhǎng)支鏈具有細(xì)化晶核的作用。11

HMSPP的應(yīng)變硬化行為是取得高拉伸比和涂覆速度快的關(guān)鍵因素。使用HMSPP可獲得較高的涂覆速度和較薄的涂層厚度。HMSPP具有較高的熔體強(qiáng)度和拉伸粘度，其拉伸粘度隨剪切應(yīng)力和時(shí)間的增加而增加，應(yīng)變硬化行為促使泡孔穩(wěn)定增長(zhǎng)，抑制了微孔壁的破壞，開(kāi)辟了聚丙烯擠出發(fā)泡的可能性。11

高熔體強(qiáng)度聚丙烯的研究雖然起自20世紀(jì)80年代末，但它的各種優(yōu)異性能、合理的價(jià)格優(yōu)勢(shì)以及廣泛的應(yīng)用范圍已經(jīng)獲得世界范圍的認(rèn)同，并有逐步取代傳統(tǒng)的PS、ABS，向工程塑料發(fā)展的趨勢(shì)，其開(kāi)發(fā)利用前景廣闊。

聚丙烯是重要的通用塑料之一，無(wú)論是從絕對(duì)數(shù)量上，還是從應(yīng)用的廣度與深度上都屬發(fā)展最快的品種。作為改性塑料行業(yè)，聚丙烯的高性價(jià)比、多功能化和工程化始終是擺在面前的重要任務(wù)。11

應(yīng)用

用途分配

歐美各國(guó)用于注塑制品占總消費(fèi)量的50%，主要用作汽車(chē)、電器的零部件，各種容器、家具、包裝材料和醫(yī)療器材等；薄膜占8%～15%，聚丙烯纖維（中國(guó)習(xí)稱丙綸）占8%～10%；建筑等用的管材和板材占10%～15%，其他為10%～12%。中國(guó)目前用于編織制品的量占40%～45%，其次是薄膜和注射制品占40%左右；丙綸及其他占10%～20%。4

中國(guó)主要將聚丙烯這種材料應(yīng)用在食品包裝、家用物品、汽車(chē)、光纖等領(lǐng)域。中國(guó)使用聚丙烯最大的領(lǐng)域是編織袋、包裝袋、捆扎繩等產(chǎn)品，約占總消費(fèi)的 30%。近年來(lái)，隨著聚丙烯注塑產(chǎn)品和包裝膜的發(fā)展，聚丙烯用于織造產(chǎn)品的比例有所下降，但還是其聚丙烯消耗最多的區(qū)域。注塑產(chǎn)品是中國(guó)第二大聚丙烯消費(fèi)領(lǐng)域，占總消費(fèi)量的 26% 左右，它也是未來(lái)聚丙烯需求量最大的地區(qū)之一。國(guó)產(chǎn)聚丙烯的另一個(gè)主要消費(fèi)領(lǐng)域是薄膜，占總消費(fèi)的 20%左右，主要是BOPP（雙向拉伸聚丙烯薄膜）。在未來(lái)的幾年里，紡織產(chǎn)品的比例將逐漸下降，而注塑產(chǎn)品、管材和板材的比例將會(huì)增加，根據(jù)專家對(duì)聚丙烯行業(yè)發(fā)展的預(yù)測(cè)，到2020年中國(guó)對(duì)聚丙烯的需求量有可能達(dá)到2370萬(wàn)噸左右。紡織產(chǎn)品、注塑產(chǎn)品、薄膜仍是中國(guó)聚丙烯的主要需求領(lǐng)域，而管材、板材、纖維等領(lǐng)域的年度需求增長(zhǎng)迅速，國(guó)內(nèi)對(duì)聚丙烯的需求也迅速增長(zhǎng)。高速繪圖BOPP薄膜、管材、薄無(wú)紡布、高透明食品容器等特種材料市場(chǎng)發(fā)展前景良好。7

機(jī)械及汽車(chē)制造零部件

聚丙烯具有良好的機(jī)械性能，可以直接制造或改性后制造各種機(jī)械設(shè)備的零部件，如制造工業(yè)管道、農(nóng)用水管、電機(jī)風(fēng)扇、基建模板等。改性的聚丙烯可模塑成保險(xiǎn)杠、防擦條、汽車(chē)方向盤(pán)、儀表盤(pán)及車(chē)內(nèi)裝飾件等，大大減輕車(chē)身自重達(dá)到節(jié)約能源的目的。6

電子及電氣工業(yè)器件

改性的聚丙烯可用于制作家用電器的絕緣外殼及洗衣機(jī)內(nèi)膽，普遍用于電線電纜和其他電器的絕緣材料。采用重量份數(shù)的均聚聚丙烯60~80份，乙烯-乙烯醇共聚物20~40份，相容劑（聚丙烯馬來(lái)酸酐接枝物與乙烯-乙烯醇共聚物的反應(yīng)物）1~10份，于170℃~190℃條件下混煉制成的聚丙烯復(fù)合材料具有較高的韌性，其沖擊強(qiáng)度高達(dá)210J/m，具有較高的氣體阻隔性能，透水蒸汽速率接近2000g·μm/(m2·24h)。在制備阻隔性薄膜時(shí)，可采用傳統(tǒng)的制膜工藝進(jìn)行生產(chǎn)，工藝較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的成本較低。6

建筑業(yè)

聚丙烯纖維是所有化學(xué)纖維中是最輕的，其密度為(0.90~0.92)g/cm3，具有強(qiáng)度高、韌性好，耐化學(xué)品性和抗微生物性好及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，用玻璃纖維增強(qiáng)改性或用橡膠、SBS改性過(guò)的聚丙烯被大量用于制作建筑工程模板發(fā)泡后的聚丙烯可用于制作裝飾材料。6在地震發(fā)生時(shí)，聚丙烯纖維陶粒混凝土的破壞形態(tài)為塑性破壞，無(wú)碎塊剝落。選用聚丙烯纖維陶?；炷帘人靥樟；炷粮踩?。6

農(nóng)業(yè)、漁業(yè)及食品工業(yè)

聚丙烯可用于制作溫室氣蓬、地膜、培養(yǎng)瓶、農(nóng)具、魚(yú)網(wǎng)等，制作食品周轉(zhuǎn)箱、食品袋、飲料包裝瓶等。與廢舊PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二酯）反應(yīng)性共混制成多功能廢舊PET，將多功能廢舊PET與聚丙烯原位成纖復(fù)合制成的原位成纖復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有廢舊PET形成異形微纖、廢舊PET微纖與PP基體樹(shù)脂間形成適度柔性強(qiáng)結(jié)合的界面等結(jié)構(gòu)特征，廢舊PET與PP復(fù)合制備的原位成纖復(fù)合材料的韌性剛性均比PP明顯提高，力學(xué)性能的重現(xiàn)性相當(dāng)好。將中國(guó)每年大量產(chǎn)生的廢棄物即廢舊PET資源化，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。6

中國(guó)東部沿海地區(qū)，擁有廣袤的海洋灘涂，具有典型的鹽漬土特征。有研究聚丙烯酰胺（PAM）協(xié)同3種牧草對(duì)濱海鹽漬土區(qū)實(shí)施水土保持。生物措施下施用PAM。對(duì)3種牧草均有促進(jìn)土壤提高抗侵蝕能力的提升具有良好的促進(jìn)作用。施用PAM可減少土壤侵蝕量，提升雨水截留量；優(yōu)先考慮低劑量（1g/m），其單位質(zhì)量PAM的水土保持效益最高，可減少年侵蝕量42.8%~46.7%，可抑制土壤騰發(fā)總量28.7%~40.4%，增大土壤水分散失量5.0%~12.4%，降低水分散失率1.83%~3.25%，促進(jìn)土壤持水能力上升；在牧草生長(zhǎng)初期。提升雨水截留量16.5%~33.8%。PAM的協(xié)同作用有利于抑制土壤騰發(fā)的產(chǎn)生和加強(qiáng)雨水截留能力。6

紡織和印刷工業(yè)

聚丙烯是合成纖維的原料，