定義和特性

聚丙烯(PP)屬于熱塑性樹(shù)脂，是五大通用樹(shù)脂之一。外觀為白色粒料，無(wú)味、無(wú)毒，由于晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整，具備易加工、抗沖擊強(qiáng)度、抗撓曲性以及電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)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(gè)甲基(–CH3)。(2)通常為半透明無(wú)色固體，無(wú)臭無(wú)毒。(3)由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點(diǎn)高達(dá)167℃，耐熱且制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。(4)密度0.90g/cm3，是最輕的通用塑料(10955, -50.00, -0.45%)。(5)耐腐蝕，抗張強(qiáng)度30MPa，強(qiáng)度、剛性和透明性都比聚乙烯好。

但是，PP的缺點(diǎn)是耐低溫沖擊性差，較易老化，可分別通過(guò)改性和添加抗氧劑予以克服。

近十年，我國(guó)聚丙烯消費(fèi)量以年均10%的速度增長(zhǎng)，大大超過(guò)了世界平均增長(zhǎng)水平，是我國(guó)第二大消費(fèi)合成樹(shù)脂，僅次于聚乙烯。旺盛的市場(chǎng)需求也催生了聚丙烯產(chǎn)能和產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)，在五大通用塑料中，產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯和聚氯乙烯，位列第三位。

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)的空間位置不同分為等規(guī)、間規(guī)和無(wú)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(jí)別，按單體種類分為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯。

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(wú)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(xué)來(lái)看，IPP分子中每個(gè)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(shí)際呈線團(tuán)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(guó)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(dú)山子石化的S1003，揚(yáng)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(lái)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(qiáng)度，它可以像乙丙橡膠(15480, -185.00, -1.18%)那樣進(jìn)行硫化成為彈性體，機(jī)械性能優(yōu)于一般不飽和橡膠?！?/p>

(3)無(wú)規(guī)聚丙烯，英文縮寫為APP

從立體化學(xué)來(lái)看，APP主鏈上所連甲基(-CH3)在主平面上下兩方呈無(wú)規(guī)則排列。APP曾是碳酸鈣填充母料的載體樹(shù)脂的主要原料，其原因是它作為IPP生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物，作為技術(shù)輸出的外國(guó)公司認(rèn)為它沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值，只有焚燒處之，是我國(guó)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(shí)，為當(dāng)時(shí)合成樹(shù)脂原料奇缺的塑料工業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益。后來(lái)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(lái)源枯竭，碳酸鈣填充母料用的載體樹(shù)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(dú)特之處，至今仍有一些進(jìn)口的APP在許多領(lǐng)域使用，這些APP已不再是IPP生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物，而是特殊工藝制造出的真正意義上的無(wú)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(1302, 18.00, 1.40%)化溫度低，常溫下呈橡膠狀態(tài)，而高于50℃時(shí)即可緩慢流動(dòng)。

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(méi)有溶劑參與，也不必脫出催化劑殘?jiān)?，故以占?jù)主導(dǎo)地位。

具有我國(guó)自主知識(shí)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(guó)共有六十多套小本體裝置，年產(chǎn)量少則幾千噸，多則幾萬(wàn)噸。由于直接以粉狀產(chǎn)品出售，沒(méi)有加入抗氧劑等助劑，故存放時(shí)間受到限制。我國(guó)已制定該種聚丙烯樹(shù)脂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)脂的性能相互之間差別較大，因此在使用時(shí)往往僅作為部分基體樹(shù)脂使用以求降低成本，或者經(jīng)過(guò)改性再加以使用。

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(jí)別。

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(wú)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(shí)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(wú)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(wú)法結(jié)晶，即使乙烯含量很少，也會(huì)使聚丙烯的結(jié)晶能力大大降低。例如含3%乙烯時(shí)，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(dòng)速率情況下，PP-R的脆化溫度顯著降低，沖擊強(qiáng)度也有所提高。近年來(lái)無(wú)規(guī)共聚聚丙烯PP-R在熱水給水管道上的應(yīng)用得到認(rèn)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(zhǎng)期內(nèi)壓達(dá)到1MPa時(shí)，使用壽命可達(dá)到50年。同時(shí)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(shí)，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(guó)赫斯特公司(HOECHST)、奧地利石油公司(PCD)等。

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(shù)脂在我國(guó)一直占很高的比例，是我國(guó)聚丙烯消費(fèi)的市場(chǎng)，主要用于糧食、化肥及水泥等的包裝。我國(guó)是現(xiàn)今世界上的塑編制品生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，更是世界上最具潛力的塑編生產(chǎn)市場(chǎng)和消費(fèi)市場(chǎng)。歐美等國(guó)家作為發(fā)達(dá)地區(qū)，過(guò)高的勞動(dòng)力成本和高端市場(chǎng)會(huì)令其更傾向于注塑、片材等高端消費(fèi)領(lǐng)域，而低端塑編等產(chǎn)品則多從發(fā)展中國(guó)家進(jìn)口。雖然近幾年塑編占比稍有下降，但依然是我國(guó)聚丙烯行業(yè)最主要的消費(fèi)產(chǎn)品，2011年占聚丙烯消費(fèi)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(jī)、汽車和周轉(zhuǎn)箱上。國(guó)內(nèi)注塑級(jí)聚丙烯依靠進(jìn)口比例較大，近幾年注塑領(lǐng)域消費(fèi)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(guó)產(chǎn)產(chǎn)品缺口大，在世界聚丙烯消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，注塑產(chǎn)品占主要份額，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)，應(yīng)用聚丙烯注塑產(chǎn)品比例更高。因此，我國(guó)注塑領(lǐng)域增長(zhǎng)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(jī)械強(qiáng)度高、無(wú)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(biāo)簽?zāi)?、膠卷、復(fù)合等眾多領(lǐng)域，其中以包裝工業(yè)使用量。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(rùn)相對(duì)較大，前幾年出現(xiàn)了投資過(guò)熱現(xiàn)象。國(guó)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(duì)普通CPP膜的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這種發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)得最為強(qiáng)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(guò)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(zhǎng)絲、無(wú)紡布(紡粘和熔噴)、煙用絲束、膨體連續(xù)長(zhǎng)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(wàn)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(diǎn)，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。