聚丙烯(PP)是一种长链高分子聚合物,由丙烯单体聚合而成的一种热塑性塑料。根据其主体结构的不同,主要有4种分子构造。即:等规聚丙稀 iPP(Isotactic PP全同立构)、无规聚丙稀aPP(atactic PP无规立构)、间规聚丙稀SPP(Syndiotactic PP间规;间同立构)、茂金属聚丙稀 mPP。
聚丙烯的等规度就是等规度聚丙烯在整个聚合物中的含量,用重量百分数表示,等规度也称等规指数。高分子学上的专业表述是:等规聚丙烯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。所谓的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%。
等规度影响聚丙烯的结晶度,等规度越高,结晶度也就越高。等规指数是衡量聚合物流动性的一个重要指标,它反映了聚合物分子链的整齐程度(规整度)和结晶度。结晶度对聚丙烯的许多性能都有影响。在一定范围内,结晶度高,树脂拉伸屈服强度高,硬度大。
通常,均聚聚丙烯(PP-H)的等规指数较高,因为其分子链较为整齐,结晶度较高。
嵌段共聚聚丙烯(PP-B)的等规指数较低,因为其分子结构中含有不规则的乙烯段,影响了一定的流动性。
无规共聚聚丙烯(PP-R)的等规指数介于均聚和嵌段共聚之间,因为其分子结构中的乙烯单体含量较低,且分布不规则,影响流动性。
无规共聚聚丙烯是乙烯在丙烯链段中无规分布的共聚物。由乙烯与丙烯无规共聚合而成,在高分子链中没有乙烯结晶。具有良好的透明性、光泽度,耐热性和加工性能。PP树脂的拉伸屈服应力随着共聚单体乙烯含量的升高而降低,Izod缺口冲击强度、光学性能随着乙烯含量的增加而提高。加入乙烯的质量分数控制在2%~3%为宜。
PP均聚物/均聚PP: 由丙烯单独聚合而成的高分子化合物。由于聚合反应中链增长的方式,即下一个单体连接到分子链上的形式决定了分子链的形状,甲基的空间排列,决定其立构规整度,进而决定其结晶结构、结晶度、密度及相关的物理机械性能。
通常的共聚是由丙烯、乙烯两种单体聚合而成的共聚物。现代聚丙烯生产工艺可以加入第三单体生产多元共聚物。
三元共聚聚丙烯新品是含共聚单体1-丁烯、乙烯、丙烯的三元无规聚丙烯,三元共聚物的生产是将1-丁烯、乙烯加到丙烯中,三种组份在催化剂的作用下,在反应器中反应生成三元共聚物。由于1-丁烯的加入,其结晶度和熔融温度低于二元无规共聚物, 因此,三元共聚聚丙烯与二元共聚聚丙烯相比,具有较低的起始热封温度和更宽的热封窗口、更优异的透明性,以及抗黏连性,更适合高档包装膜的热封层。广泛应用于食品包装的蒸煮袋、复合膜、香烟包装膜、热收缩膜、金属复合膜等的加工和制造领域。
PP无规共聚物:在反应器中控制丙烯和乙烯的组份含量而得到的聚合物,乙烯含量一般为1%-4%,最大为6%。
PP抗冲共聚物:丙烯、乙烯嵌段共聚物,在单一的丙烯聚合后除去未反应的丙烯,再与乙烯聚合所得产物,通常嵌段共聚体中乙烯含量5%-20%(质量)。丙烯—乙烯嵌段共聚物实际是聚乙烯,聚丙烯和末端嵌段共聚物的混合物,这种混合物即保持了一定程度的刚性,又提高了抗冲击强度,但透明性和光泽性有所降低,可用于制造要求高抗冲性能的制品,机械零件、运输箱、管材、板材等,也可用于生产薄壁制品。
分子简式:-PP-PE-EP-…
PP抗冲共聚物是一种均聚物与二聚物的混合物,生产需要使用大颗粒球型催化剂。首先,丙烯单体在环管反应器中聚合得到均聚物,然后均聚物进入气相反应器,在气相反应器中引入乙烯和丙烯按预定的比例注入,产生的以乙丙无规共聚物(EPR)为主的二聚物主要在均聚物的球内增长,最终得到海岛型结构的均聚物和二聚物的混合物。所以抗冲共聚物是一个多相体系,产品中含有PP均聚相、PP无规相、EPR橡胶相、PE结晶相和少量PE无定型相。冲击强度的大小主要取决于EPR橡胶相产品的含量,弯曲模量主要取决于PP均聚相产品的含量,当然PE结晶相的弯曲模量也略高于EPR橡胶相。通常采用二甲苯作为萃取溶剂进行分离。室温二甲苯可溶物XS主要为乙丙橡胶,同时混有少量的无规聚丙烯;二甲苯不溶物XI中主要为等规聚丙烯和一些可结晶的乙丙共聚物。通过对二甲苯可溶物含量、可溶物和不溶物的乙烯含量、特性粘度IV等的分析测定,表征抗冲共聚物的组成,从而实现生产过程的质量控制。
聚丙烯等规度对于纺制丙纶纤维时的成丝性能和纤维的质量有明显的影响。等规度高,结晶性好,对成丝性能和丝的质量有益。
聚丙烯等规度除了影响制品性能外,还影响树脂的加工性能。等规度低,产品发粘,流动性差,包装储存时易板结成块、团,加工时加料困难,甚至无法加工。聚丙烯等规度过低还会影响聚丙烯的正常生产和操作。一般等规度低于90%时,产品就会出现发粘现象。当等规度低于85%时,产品发粘厉害,会在环管反应器内壁、出料口、闪蒸罐及管线内等处造成严重的粘壁现象,影响操作和正常生产。
聚丙烯产品的等规度一般用沸腾正庚烷萃取法或红外光谱、核磁共振法测定,因为等规聚丙烯不溶于正庚烷,而其他结构聚丙烯可以溶于沸腾正庚烷,我们可以用不溶于沸腾正庚烷物占整个样品的百分数来测定和表示。另外,还可用二甲苯不溶物来表示等规丙烯在聚丙烯中的含量。