PP塑料屬性及結(jié)構(gòu)性能與注塑加工應(yīng)用

1.1聚丙烯PP：Polypropylene1.1.1分類1） 結(jié)構(gòu)一［CH2-CH（CH3）］n—。PP為線型結(jié)構(gòu)，和PE相似，只不過不同的是在主鏈上，每隔一個碳原子有一個甲基側(cè)基存在，于是整個分子在空間結(jié)構(gòu)上，就產(chǎn)生三種不同異構(gòu)體。即全同PP（也叫等規(guī)PP）、間同F(xiàn)P（也叫間規(guī)PP）和無規(guī)PP三種立體化學(xué)結(jié)構(gòu)。PP通常是全同PP，具有高度的結(jié)品性。1、 等規(guī)聚丙烯（全同立構(gòu)聚丙烯），英文縮寫為IPP從立體化學(xué)來看，IPP分子中每個含甲基（一CH3）的碳原子都有相同的構(gòu)型，即如果把主鏈拉伸（實際呈線團狀），使主鏈的碳原子排列在主平面內(nèi)，則所有的甲基（—CH3）都排列在主平面的同一側(cè)。我國各石化企業(yè)生產(chǎn)的均聚聚丙烯都屬于等規(guī)聚丙烯，基本性能如前所述，典型產(chǎn)品如北京燕山石化的PP2401，揚子石化的F401，齊魯石化的T30S等。2、 間規(guī)聚丙烯，英文縮寫為SPP從立體化學(xué)來看，SPP分子中含有甲基（一CH3）的碳原子分為兩種不同構(gòu)型且交替排列，如把主鏈拉伸，使主鏈的碳原子排列在主平面內(nèi)，則所有的甲基（一CH3）交替排列在主平面的兩側(cè)。SPP是高彈性的熱塑性塑料，有良好的拉伸強度，它可以像乙丙橡膠那樣進行硫化成為彈性體，機械性能優(yōu)于一般不飽和橡膠。3、 無規(guī)聚丙烯，英文縮寫為APP從立體化學(xué)來看，APP主鏈上所連甲基（一CH3）在主平面上下兩方呈無規(guī)則排列。APP曾是碳酸鈣填充母料的載體樹脂的主要原料，其原因是它作為IPP生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，作為技術(shù)輸出的外國公司認為它沒有應(yīng)用價值，只有焚燒處之，是我國的科技人員將其用于制作碳酸鈣填充母料，在八十年代初期，APP母料曾紅極一時，為當(dāng)時合成樹脂原料奇缺的塑料工業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益。后來北京燕山石化技術(shù)改造，改變了聚丙烯生產(chǎn)工藝，副產(chǎn)物APP的來源枯竭，碳酸鈣填充母料用的載體樹脂轉(zhuǎn)向其它高分子材料，但APP作為一種聚合物，仍然有其自己的獨特之處，至今仍有一些進口的APP在許多領(lǐng)域使用，這些APP已不再是IPP生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，而是特殊工藝制造出的真正意義上的無規(guī)聚丙烯。純APP為典型的非晶態(tài)高分子材料，內(nèi)聚力較小，玻璃化溫度低，常溫下呈橡膠狀態(tài)，而高于50C時即可緩慢流動。2） 按聚合工藝，等規(guī)聚丙烯的聚合可以分為泥漿法、本體法、溶液法和氣相法等幾種方法。目前氣相法由于聚合物以固態(tài)粒子形式存在，沒有溶劑參與，也不必脫出催化劑殘渣，故以占據(jù)主導(dǎo)地位。具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的液相本體法聚合而成的聚丙烯產(chǎn)品為粉狀，俗稱小本體聚丙烯或稱粉狀聚丙烯，它是以煉油廠尾氣中提取的丙烯為原料聚合而成的。目前全國共有六十多套小本體裝置，年產(chǎn)量少則幾千噸，多則幾萬噸。由于直接以粉狀產(chǎn)品出售，沒有加入抗氧劑等助劑，故存放時間受到限制。我國已制定該種聚丙烯樹脂的行業(yè)標準Q/SHC001-1999粉狀聚丙烯的分子量分布往往比較寬，由于是一釜一釜間歇操作，樹脂的性能相互之間差別較大，因此在使用時往往僅作為部分基體樹脂使用以求降低成本，或者經(jīng)過改性再加以使用。按用途可以分為扁絲(窄帶)、纖維、薄膜、擠塑、吹塑、注塑等級別。按單體種類分為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯均聚聚丙烯是指在聚丙烯主鏈上只有一種鏈節(jié)，而共聚聚丙烯在主鏈上除丙烯鏈節(jié)外還分布著其它單體反應(yīng)后形成的鏈節(jié)。共聚聚丙烯在很大程度上可以改變聚丙烯的性能。丙烯和乙烯共聚的聚丙烯又可分為嵌段共聚和無規(guī)共聚兩種，其英文縮寫分別為PP-B和PP-R。PP-B是在單一的丙烯聚合后除去未反應(yīng)的丙烯，再與乙烯聚合而得到的，實際上是由聚丙烯、聚乙烯和末端嵌段共聚物組成的混合物，它既保持了一定程度的剛性，又提高了聚丙烯的抗沖擊性能，特別是低溫抗沖擊性能，但透明度和光澤度下降明顯。PP-R的是將丙烯及乙烯單體混合在一起聚合，在聚合物主鏈上無規(guī)則地分布著丙烯單體或乙烯單體反應(yīng)后的鏈段。乙烯鏈段的存在使共聚物無法結(jié)品，即使乙烯含量很少，也會使聚丙烯的結(jié)品能力大大降低。例如含3%乙烯時，聚丙烯的玻璃化溫度下降11°C，如果用此種聚丙烯為原料制成薄膜，其使用最低溫度可降低10吒左右。PP-R的特征是結(jié)晶度低、透明性好，較之均聚聚丙烯(PP-H)，在同樣的熔體流動速率情況下，PP-R的脆化溫度顯著降低，沖擊強度也有所提高。近年來無規(guī)共聚聚丙烯PP-R在熱水給水管道上的應(yīng)用得到認可，并得以大規(guī)模推廣應(yīng)用。用PP-R制成的管材料輸送70C的熱水，長期內(nèi)壓達到1MPa時，使用壽命可達到50年。同時由于材料的導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼管的二百分之一，故在輸送熱水時，保溫性能極佳，用于熱水及采暖系統(tǒng)可顯著節(jié)能。PP-R管材專用料的著名生產(chǎn)廠商有北歐化工(BOREALIS)、德國赫斯特公司(HOECHST)、奧地利石油公司(PCD)等。1.1.2物理化學(xué)特性：無嗅、無味、無毒。是常用樹脂中最輕的一種；優(yōu)異的力學(xué)性能，包括拉伸強度、壓縮強度和硬度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能，由PP制作的活動鉸鏈可承受7x107次以上的折疊彎曲而不破壞，低溫下沖擊強度較差。PP的拉伸強度一般21-39兆帕；彎曲強度42-56兆帕，壓縮強度39-56兆帕，斷裂伸長率200%~400%，缺口沖擊強度2.2-5kJ/m2，低溫缺口沖擊強度1-2kJ/m2。洛氏硬度R95~105；耐熱性良好，連續(xù)使用溫度可達110-120吒；化學(xué)穩(wěn)定性好，除強氧化劑外，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、芳烴和高沸點脂肪烴能使之溶脹，耐水性特別好；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；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；1.1.3鑒別方法：PP火焰顏色上部呈黃，下端顯藍；黑煙，熔融滴落；如石油氣味1.1.4加工工藝（以注塑工藝為例）1） 成型特性：1、 成型收縮率：1.0-2.5%成型溫度：160-220吒；2、 結(jié)品料，吸濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解；3、 流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔，凹痕，變形；4、 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度。料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形；5、 塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應(yīng)力集中。2） 工藝流程1、 塑料的處理。純PP是半透明的象牙白色，可以染成各種顏色。PP的染色在一般注塑機上只能用色母料。若有加強混煉作用的獨立塑化元件，也可以用色粉染色。戶外使用的制品，一般使用UV穩(wěn)定劑和碳黑填充。再生料的使用比例不要超過15%，否則會引起強度下降和分解變色。PP注塑加工前一般不需特別的干燥處理。2、 注塑機選用對注塑機的選用沒有特殊要求。由于PP具有高結(jié)品性。需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機。鎖模力一般按3800t/m2來確定，注射量20%~85%即可。3、 模具及澆口設(shè)計模具溫度50~90吒，對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5吒以上，流道直徑4-7mm，針形澆口長度1-1.5mm，直徑可小至0.7mm。邊形澆口長度越短越好，約為0.7mm，深度為壁厚的一半，寬度為壁厚的兩倍，并隨模腔內(nèi)的熔流長度逐肯增加。模具必須有良好的排氣性，排氣孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收縮痕，就要用大而圓的注口及圓形流道，加強筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。均聚PP制造的產(chǎn)品，厚度不能超過3mm，否則會有氣泡（厚壁制品只能用共聚PP）。4、熔膠溫度PP的熔點為160-175T，分解溫度為350吒，但在注射加工時溫度設(shè)定不能超過275吒。熔融段溫度最好在240吒。5、 注射速度為減少內(nèi)應(yīng)力及變形，應(yīng)選擇高速注射，但有些等級的PP和模具不適用。如刻有花紋的表面出現(xiàn)由澆口擴散的明暗相間條紋，則要用低速注射和較高模溫。6、 熔膠背壓可用5bar熔膠背壓，色粉料的背壓可適當(dāng)調(diào)高。7、 注射及保壓采用較高注射壓力（1500~1800bar）和保壓壓力（約為注射壓力的80%）。大概在全行程的95%時轉(zhuǎn)保壓，用較長的保壓時間。8、 制品的后處理為防止后結(jié)品產(chǎn)生的收縮變形，制品一般需經(jīng)熱水浸泡處理。1.1.5應(yīng)用領(lǐng)域：用于制作注塑制品、薄膜、管材、板材、纖維、涂料等。廣泛用于家用電器、汽車、化工、建筑、輕工等領(lǐng)域。典型制品：汽車工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的PP：擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等），器械（洗碗機門襯墊、干燥機通風(fēng)管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等），日用消費品（草坪和園藝設(shè)備如剪草機和噴水器等）。PP通稱聚丙烯，因其抗折斷性能好，也稱“百折膠”。PP是一種半透明、半晶體的熱塑性塑料，具有高強度、絕緣性好、吸水率低、熱就形溫度高、密度小、結(jié)品度高等特點。改性填充物通常有玻璃纖維、礦物填料、熱塑性橡膠等。不同用途的PP其流動性差異較大，一般使用的PP流動速率介于ABS與PC之間。1、 塑料的處理。純PP是半透明的象牙白色，可以染成各種顏色。PP的染色在一般注塑機上只能用色母料。在華美達機上有加強混煉作用的獨立塑化元件，也可以用色粉染色。戶外使用的制品，一般使用UV穩(wěn)定劑和碳黑填充。再生料的使用比例不要超過15%，否則會引起強度下降和分解變色。PP注塑加工前一般不需特別的干燥處理。2、 注塑機選用對注塑機的選用沒有特殊要求。由于PP具有高結(jié)品性。需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機。鎖模力一般按3800t/m2來確定，注射量20%-85%即可。3、 模具及澆口設(shè)計模具溫度50-90吒，對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5T以上，流道直徑4-7mm，針形澆口長度1-1.5mm，直徑可小至0.7mm。邊形澆口長度越短越好，約為0.7mm，深度為壁厚的一半，寬度為壁厚的兩倍，并隨模腔內(nèi)的熔流長度逐肯增加。模具必須有良好的排氣性，排氣孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收縮痕，就要用大而圓的注口及圓形流道，加強筋的厚度要?。ɡ缡潜诤竦?0-60%）。均聚PP制造的產(chǎn)品，厚度不能超過3mm，否則會有氣泡（厚壁制品只能用共聚PP）。4、 熔膠溫度PP的熔點為160-175T，分解溫度為350吒，但在注射加工時溫度設(shè)定不能超過275吒。熔融段溫度最好在24