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聚丙烯簡介及用途

1.1定義和特性

聚丙烯（PP）屬于熱塑性樹脂，是五大通用樹脂之一。外觀為白色粒料，無味、無毒，由于晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整，具備易加工、抗沖擊強度、抗撓曲性以及電絕緣性好等優(yōu)點，在汽車工業(yè)、家用電器、電子、包裝及建材家具等方面具有廣泛的應(yīng)用。

PP的結(jié)構(gòu)特點決定了其五大特性：（1）它的分子結(jié)構(gòu)與聚乙烯相似，但是碳鏈上相間的碳原子帶有一個甲基（–CH3）。（2）通常為半透明無色固體，無臭無毒。（3）由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點高達167℃，耐熱且制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。（4）

密度0.90g/cm3，是最輕的通用塑料。（5）耐腐蝕，抗張強度30MPa，強度、剛性和透明性都比聚乙烯好。但是，PP的缺點是耐低溫沖擊性差，較易老化，可分別通過

改性和添加抗氧劑予以克服。

近十年，我國聚丙烯消費量以年均10％的速度增長，大大超過了世界平均增長水平，是我國第二大消費合成樹脂，僅次于聚乙烯。旺盛的市場需求也催生了聚丙烯產(chǎn)能和產(chǎn)量的快速增長，在五大通用塑料中，產(chǎn)量僅次于聚乙烯和聚氯乙烯，位列第三位。

1.2聚丙烯的分類

聚丙烯可以有多種分類，按聚丙烯分子中甲基（-CH3）的空間位過了世界平均增長水平，是我國第二大消費合成樹脂，僅次于聚乙烯。旺盛的市場需求也催生了聚丙烯產(chǎn)能和產(chǎn)量的快速增長，在五大通用塑料中，產(chǎn)量僅次于聚乙烯和聚氯乙烯，位列第三位。

按聚丙烯分子中甲基（-CH3）的空間位置不同分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三類，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。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。

1.2.1按甲基位置分類

按聚丙烯分子中甲基（-CH3）的空間位置不同分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三類。

（1）等規(guī)聚丙烯（全同立構(gòu)聚丙烯），英文縮寫為IPP。

從立體化學來看，IPP分子中每個含甲基（-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)品如獨山子石化的S1003，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。

從立體化學來看，SPP分子中含有甲基（-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（-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。

從立體化學來看，APP主鏈上所連甲基（-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50℃時即可緩慢流動。

1.2.2按聚合工藝分類

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。

1.2.3按用途分類

按用途可以分為扁絲（窄帶）、纖維、薄膜、擠塑、吹塑、注塑等級別。

1.2.4按單體種類分類

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)晶，即使乙烯含量很少，也會使聚丙烯的結(jié)晶能力大大降低。例如含3%乙烯時，聚丙烯的玻璃化溫度下降11℃，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℃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70℃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)僅為合金鋼管二百分之一，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。

1.3聚丙烯的應(yīng)用

（1）編織制品

編織制品（塑編袋、蓬布和繩索等）所消耗的PP樹脂在我國一直占很高的比例，是我國聚丙烯消費的最大市場，主要用于糧食、化肥及水泥等的包裝。我國是現(xiàn)今世界上最大的塑編制品生產(chǎn)國和消費國，更是世界上最具潛力的塑編生產(chǎn)市場和消費市場。歐美等國家作為發(fā)達地區(qū)，過高的勞動力成本和高端市場會令其更傾向于注塑、片材等高端消費領(lǐng)域，而低端塑編等產(chǎn)品則多從發(fā)展中國家進口。雖然近幾年塑編占比稍有下降，但依然是我國

聚丙烯行業(yè)最主要的消費產(chǎn)品，2011年占聚丙烯消費的42%。

（2）注塑成型制品

注塑制品主要應(yīng)用在小家電、日用品、玩具、洗衣機、汽車和周轉(zhuǎn)箱上。國內(nèi)注塑級聚丙烯依靠進口比例較大，近幾年注塑領(lǐng)域消費占比上升較快，由2006年的17%上升到2011年的22%，僅次于塑編排名第二。注塑領(lǐng)域國產(chǎn)產(chǎn)品缺口大，在世界聚丙烯消費結(jié)構(gòu)中，注塑產(chǎn)品占主要份額，特別是工業(yè)發(fā)達的國家和地區(qū)，應(yīng)用聚丙烯注塑產(chǎn)品比例更高。因此，我國注塑領(lǐng)域增長潛力巨大。

（3）薄膜制品

聚丙烯薄膜主要包括BOPP、CPP、普通包裝薄膜和微孔膜等，BOPP具有質(zhì)輕、機械強度高、無毒、透明、防潮等眾多優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于包裝、電工、電子電器、膠帶、標簽?zāi)?、膠卷、復(fù)合等眾多領(lǐng)域，其中以包裝工業(yè)使用量最大。而不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)郾┍∧OPP的技術(shù)要求有較大差別，其中以薄膜電容器應(yīng)用領(lǐng)域要求最高。由于加工技術(shù)要求較低，利潤相對較大，前幾年出現(xiàn)了投資過熱現(xiàn)象。國內(nèi)生產(chǎn)的BOPP薄膜大部分使用通用原料，薄膜特性受到限制，從而削弱了其對普通CPP膜的競爭優(yōu)勢，這種發(fā)展趨勢表現(xiàn)得最為強烈。

（4）纖維制品

聚丙烯纖維(即丙綸)是指以聚丙烯為原料通過熔融紡絲制成的一種纖維制品。由于聚丙烯纖維有著許多優(yōu)良性能，因而在裝飾、產(chǎn)業(yè)、服裝三大領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，已成為合成纖維第二大品種。聚丙烯纖維分為短纖、長絲、無紡布(紡粘和熔噴)、煙用絲束、膨體連續(xù)長絲(BCF)等，應(yīng)用領(lǐng)域包括包裝、香煙濾材、土工、建材、服裝、地毯、衛(wèi)生制品等，2011年聚丙烯纖維消耗PP約為107萬噸。

（5）管材

聚丙烯管材具有耐高溫、管道連接方便(熱熔接、電熔接、管件連接)、可回收使用等特點，主要應(yīng)用于建筑物給水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、農(nóng)田輸水系統(tǒng)、以及化工管道系統(tǒng)等。