通用塑料PP节学习.pptx

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1、(2)(2)聚丙烯聚丙烯-PP-PP第二章第二章 通用塑料通用塑料第1页/共33页1.1.聚丙烯的分类聚丙烯的分类2.2.聚丙烯的结构聚丙烯的结构3.3.聚丙烯的性能聚丙烯的性能4.4.聚丙烯的改性聚丙烯的改性教学目录教学目录 第2页/共33页一一.聚丙烯的分类聚丙烯的分类等规聚丙烯（isotactic polypropylene，iPP）间规聚丙烯（Syndiotactic Polypropylene，sPP）无规聚丙烯（Atactic Polypropylene,aPP）本章主要介绍等规聚丙烯等规聚丙烯，一般无特殊说明即指等规聚丙等规聚丙烯烯。20世纪50年代，意大利科学家G.Natta首

2、先以TiClTiCl3 3-AlEt-AlEt3 3作为引发剂，使得丙烯聚合成为等规聚丙烯等规聚丙烯。等规聚丙烯等规聚丙烯具有下列优良性能：熔点高，拉伸强度高（35MPa),耐应力开裂和耐腐蚀优良，性能接近工程塑料，可做纤维，薄膜，塑料和管材等，是发展最快的塑料品种是发展最快的塑料品种。第3页/共33页二.聚丙烯的结构 聚丙烯聚丙烯的结构为 CH2CH(CH3)n，主链上碳原子交替存在着甲基甲基。如果把聚丙烯分子主链拉成平平面锯齿形面锯齿形，则其有规立构构型有规立构构型可表示为图1。atactic PPSyndiotactic PPIsotactic PP 图1 PP tactic spati

3、al structure2.1 高分子链结构第4页/共33页等规聚丙烯立构规整性立构规整性的程度是用等规度（或称全同指数、立构规整度IIP）来表示的。所谓等规度所谓等规度就是立构规整聚合物占总聚合物的分数。聚丙烯的等规度聚丙烯的等规度常用沸腾正庚烷的萃取剩余物所占分数来表示，一般IIP大于90%。问题：当PP材料的熔体流动指数(MI)一定时，悬臂梁冲击强度随着等规度的提高而（）。A:增加 B:降低 C:不变 第5页/共33页第6页/共33页 聚丙烯从熔融状态缓慢冷却时所形成的晶体，一般为球晶结构，其形态有五种类型，见表1 。晶系型单斜在134以下生成型单斜在138以上生成混合型单斜在138附近

4、出现型六方128以下与型混合出现类型生成条件型 六方128132间出现Table 1 Crystal structure for PP2.2 聚丙烯的聚集形态结构第7页/共33页七大晶系 立方 四方 正交 三方 单斜 三斜 六方 第8页/共33页 聚丙烯的结晶形态聚丙烯的结晶形态 目前已观测到四种晶体结构:、和拟六方型。u最常见最稳定的是 晶态，属单斜晶系，在138结晶时生成 晶态，熔点176。u在128以下结晶时生成 晶态，属六方晶系，熔点145-150，在熔点以上进行热处理，晶态能转变成晶态。u晶态属三斜晶系，熔点在晶态低约20，一般条件下，只有在分子量很低而分子活动性很高时结晶才能生成晶

5、态,形成的几率比 要低。u拟六方型：不稳定结构，有聚合物熔体骤冷即可获得。第9页/共33页 球晶的类型、大小和结晶度影响着球晶的类型、大小和结晶度影响着PPPP材材料的性能。料的性能。球晶尺寸球晶尺寸大大、结晶度高、结晶度高，材料具有，材料具有较差较差的透明性，冲击强度和断裂伸长率低，而的透明性，冲击强度和断裂伸长率低，而硬度、强度与模量则高。硬度、强度与模量则高。球晶尺寸球晶尺寸小小、结晶度高、结晶度高，材料具有，材料具有一定一定的透明性，冲击强度和断裂伸长率高，而的透明性，冲击强度和断裂伸长率高，而硬度、强度与模量则高。硬度、强度与模量则高。因此，可以在结晶型高分子材料比如聚丙烯熔体中加入

6、成核剂加入成核剂，降低球晶的尺寸，提高聚丙烯的冲击性能冲击性能。第10页/共33页脆性高分子材料韧性高分子材料拉伸试验 试验样条形状：(1)脆性材料拉伸(1)韧且硬的高分子材料 拉伸 拉伸 第11页/共33页脆性高分子材料韧性高分子材料非晶态聚合物（硬而且韧）的拉伸应力-应变曲线AYBYielding point 屈服点Point of elastic limit 弹性极限点Breaking point 断裂点Strain softening 应变软化Cold drawing 冷拉Strain hardening 应变硬化第12页/共33页【知识回顾】聚丙烯（PP）1.1.聚丙烯主要有（聚丙烯

7、主要有（）,(),()和（和（）三种类别；）三种类别；2.2.影响聚丙烯物理性能的两个参数是（影响聚丙烯物理性能的两个参数是（）和（）和（）3.3.等规度的概念以及等规度的表征方法；等规度的概念以及等规度的表征方法；4.4.聚丙烯熔体冷却时形成的是（聚丙烯熔体冷却时形成的是（）结构，最稳定）结构，最稳定的结构是（的结构是（）晶形；）晶形；A.片晶 B.球晶 C.D.5.5.球晶的尺寸越大，冲击强度越（球晶的尺寸越大，冲击强度越（），透明性越（），透明性越（）。）。等规，间规和无规等规，间规和无规分子量和等规度小小差差第13页/共33页PPPP是所有树脂中最轻的品种之一，密度为是所有树脂中最轻的

8、品种之一，密度为0.90-0.90-0 0 91g/cm91g/cm3 3;吸水率低，仅为吸水率低，仅为0 0 01010.040.04;PPPP中晶相与非晶的密度分别为中晶相与非晶的密度分别为0.940.94和和0.850.85，其差值，其差值较小，因此较小，因此与与PEPE相比，相比，PPPP具有较好的透明性具有较好的透明性，而，而茂金茂金属属PPPP（mPP mPP）的透明度）的透明度可达可达9696，能与，能与PSPS相媲美。相媲美。三.聚丙烯的性能3.1 物理性能 第14页/共33页强强 度度 当等规度IIP相同时，随着MI的增大，拉伸屈服强度升高；当MI一定时，随着IIP的提高，拉

9、伸屈服强度增加。三.聚丙烯的性能3213.2 力学性能图线1：等规度：95%-96%图线2：等规度：88%-90%图线3：等规度：83%-84%分子量强度第15页/共33页 这主要是因为MI大的PP具有较低的分子量，易于结晶，结晶度高，拉伸屈服强度高；反之MI小，分子量大，PP分子不易结晶，结晶度低，拉伸屈服强度低。PP的结晶能力不仅与分子量的大小有关，而且还受IIP的影响，IIP增加，结晶能力强，结晶度高，因此，PP的拉伸强度随IIP的增加而上升。由此可以看出，对于PP，MI和IIP是两个重要参数。原因分析：第16页/共33页 一般来说，增大MI或IIP有利于提高拉伸强度、弯曲强度，但使冲击

10、强度降低，断裂伸长率减小。表 1 IIP对拉伸强度和弯曲强度的影响 IIP（%）拉伸强度（MPa）弯曲强度（Mpa）9834.556.596.532.545.093.629.041.088.240.0第17页/共33页1 MI12 MI3212当MI大，IIP较小时（约小于80%），PP具有高的冲击强度。当MI大，IIP增加时，随着IIP的上升，冲击强度表现出急剧下降的区域；MI小，冲击强度受IIP的影响程度小，随IIP的升高呈现逐渐降低趋势，这是结晶度和分子量综合影响的结果。102分子量大 分子量小 等规度（%）注意：MI-熔融指数图图2 2 PP PP冲击强度与等规度关系冲击强度与等规度关

11、系 第18页/共33页MIMI大大，分子量低低，对冲击强度的贡献小，且分子量低时IIP的升高更有利于提高结晶度，此时结晶度对冲击强度的影响占主要地位，即结晶度增加，冲击强度有一急剧降低区间。MIMI小小，分子量高高，使冲击强度升高，它补偿了补偿了因结晶度的上升而使冲击强度显著下降的程度，表现为冲击强度随IIP的增大而缓慢下降。原因分析：第19页/共33页 值得注意的是PP的低温脆性差，在0 10内，冲击强度急剧下降。冲击强度除了受分子量、结晶度、球晶尺寸的影响外，还与制品的内应力有关，内应力的存在会使冲击强度降低，因此，制品经退火减少或消除内应力后，能大幅度提高冲击强度，最后趋于一个稳定值。表

12、2 冲击强度与热处理温度的关系 温度未处理85100110120130140150冲 击 强 度KJ/m212.415.123.029.533.938.141.036.0热处理时间为60min第20页/共33页模量与表面硬度模量与表面硬度 PP的模量与表面硬度一般都随IIP的增大而增大。显然，模量和硬度与结晶度有关，结晶度提高，它们都随之上升。211 MI52 M11021 MI52 M112第21页/共33页疲劳强度与耐磨性能疲劳强度与耐磨性能PP具有突出的耐弯曲疲劳性，用它成型的铰链，常温下，经过7107次折叠弯曲而不产生损坏和断裂。PP的自身的磨擦系数为0 12，与尼龙相仿，但它不因润滑

13、而有很大的降低。PP齿轮第22页/共33页热变形温度/1221201181161141121100.5 1.0 2 5 1012 随着MI的增大，维卡软化点和热变形温度均增加，这显然是结晶度的变化引起的。热性能 耐热性能 PP的结晶熔化温度为164176，具有良好的耐热性能，其制品能在100以上使用。第23页/共33页热变形温度测试仪器维卡转化点测试仪第24页/共33页低温脆性 0.1 1 10 1003020100-6211 IPP 8090%2 IIP 7080%PP的玻璃化温度一般认为是 10左右,在0以下PP易变脆,冲击强度急剧下降。等规度IIP对脆化温度的影响不大，但MI的影响较大，

14、随MI的增大，脆化温度迅速升高，等规度高的更为明显。第25页/共33页稳定性稳定性耐应力开裂性 对于PP，不同试剂产生应力开裂的方式不一样，如乙二醇、蓖麻油和表面活性剂是PP强的应力开裂剂；强氧化性的硫酸、硝酸和铬酸等可能使PP降解而产生应力开裂；在受热受力作用时，PP表面热氧化作用加剧，使分子量下降而产生应力开裂，这种现象称为热应力脆化。PP比PE有较好的耐应力开裂性，其分子量越大，耐应力开裂性能越好。PP共聚物的耐应力开裂性优于均聚物。第26页/共33页耐化学试剂性能 PPPP有优良的耐化学试剂性能，且随结晶度的增加而提高。由于有优良的耐化学试剂性能，且随结晶度的增加而提高。由于PPPP中

15、存在叔碳原子，中存在叔碳原子，因此因此易被氧化性介质侵蚀；易被氧化性介质侵蚀；PPPP很容易在很容易在非极性有机溶剂中溶胀或溶解非极性有机溶剂中溶胀或溶解，温度越高溶胀和溶解越历害。，温度越高溶胀和溶解越历害。对极性有机溶剂却很稳定对极性有机溶剂却很稳定，例如醇类、酚类、醛类、酮类和多数羧酸不易使，例如醇类、酚类、醛类、酮类和多数羧酸不易使PPPP溶胀，溶胀，但芳烃和氯化烃在但芳烃和氯化烃在8080以上对它有溶解作用。以上对它有溶解作用。第27页/共33页电性能电性能PP是非极性聚合物，吸湿性小，因此PP具有优良的电性能，且几乎不受环境湿度变化的影响。PP的介电常数和介电损耗角正切值都小，基本

16、上不随温度、湿度和频率的变化而变化，可作高频绝缘材料。真空电容真空电容 Co=Qo/V os/d电介质电容电介质电容 CQ/V=r os/d相对介电常数相对介电常数 r=C/C0 板间 真空板间 有电介质第28页/共33页103102101 2502 2103 186-1流变性能流变性能PPPP的熔点的熔点一般认为是一般认为是176176,PP,PP熔体的表观粘熔体的表观粘度度aa随剪切速率随剪切速率的增的增加而降低加而降低,呈现出呈现出假塑性假塑性流体的特性流体的特性,见图见图7 7。在在相同剪切速率时相同剪切速率时，随，随着温度上升，表观粘度着温度上升，表观粘度下降。下降。与与PEPE熔体

17、相比，熔体相比，PPPP熔体的非牛顿性更强。熔体的非牛顿性更强。100 500 1000123第29页/共33页 聚丙烯明显的缺陷：低温脆性大、热变形温度低、收缩率大、厚壁制品易产生缺陷等四.聚丙烯的改性（1）PP/弹性体共混改性 PP增韧常用的弹性体有:茂金属催化剂合成的聚烯烃弹性体(POE)三元乙丙橡胶(EPDM)乙丙橡胶(EPR)(苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)共聚物(SBS)第30页/共33页PP/PP/塑料共混体系塑料共混体系PP/PP/柔性聚合物体系柔性聚合物体系:EVA:EVA、LDPELDPE、LLDPELLDPE、HDPEHDPEPP/PP/刚性聚合物体系刚性聚合物体系:PC:PC

18、、PETPET、PA6PA6、PA66PA66、交联聚苯乙烯微球、交联聚苯乙烯微球PP/UHMWPEPP/UHMWPE增强PP玻纤晶须也是一类纤维状材料,其直径极小以致难于容纳晶格缺陷,(钛酸钾、硫酸钙、碳酸钙等晶须)第31页/共33页填充改性填充改性PPPP常用的常用的无机填料无机填料有：云母粉、碳酸钙、滑石粉、有：云母粉、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸钡等硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸钡等常用的常用的有机填料有机填料有：沥青、木粉、稻壳粉、花生有：沥青、木粉、稻壳粉、花生壳粉等。壳粉等。填充剂填充剂按形状分按形状分:有粉状、粒状、片状、纤维状有粉状、粒状、片状、纤维状等。等。阻燃PPl无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。l有机是以溴系、磷氮系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂。第32页/共33页感谢您的观看！第33页/共33页