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聚丙烯

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聚丙烯
IUPAC名
poly (1-methylethylene)
别名 Polypropylene; Polypropene;
Polipropene 25 [USAN];Propene polymers;
Propylene polymers; 1-Propene homopolymer
识别
CAS号 9003-07-0
性质
化学式 (C3H6)x
密度 0.855 g/cm3, amorphous

0.946 g/cm3, crystalline

熔点 ~ 165°C
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。
澳大利亚二十元紙幣。因為是用塑膠製,所以透光度很高,而且有部份地方完全透明。
一個用聚丙烯為原料的即棄食物容器蓋子

聚丙烯Polypropylene,簡稱PP)是一种半结晶热塑性塑料。具有较高的耐冲击性,机械性质强韧,抗多种有机溶剂腐蚀。在工业界有广泛的應用,包括包裝材料和標籤,紡織品(例如,繩,保暖內衣和地毯),文具,塑料部件和各種類型的可重複使用的容器,實驗室中使用的熱塑性聚合物設備,揚聲器,汽車部件,和聚合物紙幣,是平常常见的高分子材料之一。在2013年,聚丙烯全球市場約55萬噸。 澳大利亚加拿大的塑料钱币也使用聚丙烯制作。

结构[编辑]

聚丙烯结构示意图

聚丙烯的重复单元由三个碳原子组成。其中两个碳原子在主链上,一个碳原子以支链的形式存在。

性质[编辑]

聚丙烯的结构和聚乙烯接近,因此很多性能也和聚乙烯类似,特別是在溶液中的行為和電性能。由于其存在一个甲基构成的侧枝,改善機械性能和耐熱性,但是聚丙烯更易在紫外光和热能作用下氧化降解,耐化學性降低。

耐热且化学稳定性比较高。本质上和高密度聚乙烯接近,结晶度比高密度聚乙烯略低,所以一般呈现半透明的状态,而硬度与高密度聚乙烯差不太多。 聚丙烯的特性取決於分子量和分子量分佈,結晶度,類型和共聚單體(如果使用的話)的比例和等規度。

機械性質 聚丙烯的密度是0.895和0.92克/立方厘米之間。因此,聚丙烯是商品化塑料中具有最低密度,可以製造具有較低的重量和一定質量的的塑料。不像聚乙烯,結晶和無定形區域在它們的密度僅略有不同。然而,聚乙烯的密度可顯著與填料變化。

聚丙烯的 Young's modulus 介於1300 至 1800 N/mm²之間。

聚丙烯通常是堅韌而有彈性,尤其是與乙烯共聚時,這使得聚丙烯被用作工程塑料,具有材料如丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯(ABS)的競爭。聚丙烯是相當經濟的。

熱性能 聚丙烯的熔點發生在一個範圍內,因此,熔點是通過找到一個差示掃描量熱圖的最高溫度來決定。完美等規聚丙烯具有171℃的熔點。商業規聚丙烯具有範圍從160至166℃,這取決於無規立構材料和結晶的熔點。間同立構聚丙烯與30%的結晶度為130℃的熔點。當環境溫度低於0℃,聚丙烯會變脆。

聚丙烯的熱膨脹是非常大的,但比聚乙烯的稍差。


老化問題[编辑]

PP是安全的食品容器用塑膠,但若老化就不安全,例如臺灣就有熱水器內PP塑膠老化的先例。由于侧甲基连接的主碳链骨架碳原子是叔碳原子,使PP更易受氧攻击而氧化,且在铜的作用下降解速率急剧增大。

回收及循環再利用[编辑]

U+2677 DejaVu Sans.svg 資源回收再利用:塑膠分類標誌中,PP代碼是5。塑料本體底部或包裝上須列明,以便消費者及回收商能分類妥當。

分类[编辑]

根据支链原子的位置,聚丙烯可以分为无规立构,等规立构,间规立构。

无规立构[编辑]

Atactic structure.png 无规立构的聚丙烯的支链原子无规则分布于主链的两侧,其结构如下图所示。

等规立构[编辑]

Isotactic structure.png 等规立构的聚丙烯支链原子分布在主链的同一侧,其结构如下图所示。

间规立构[编辑]

Syndiotactic structure.png 间规立构的聚丙烯支链原子间隔对称分布在主链两侧,其结构如图所示。

商品聚丙烯通常为90%以上的等规立构和少量无规立构的混合体。

历史[编辑]

1954年,居里奥·纳塔Giulio Natta合成了聚丙烯。随后在不同的国家和地区不同的聚丙烯合成技术被多次“发明”。大量的知识产权官司同聚丙烯的发展卷在一起。

生产与应用[编辑]

PP(Polypropylene)聚丙烯:

  • PP熔點高達167℃,耐熱,製品可用蒸氣消毒是其特點。
  • 以PP製瓶的,最常見的是豆漿、米漿瓶,還有用來裝100%純果汁、優酪乳、果汁飲料、乳製品(如布丁)等,
  • 較大的盛器,像水桶、垃圾桶、洗衣槽、籮筐、籃子等等多是以PP做成。
  • 近年來亦大量使用於製成免洗餐具或免洗杯(供速食餐飲業者裝填冰品使用,如市面盛行之「快可利」連鎖店所用之盛裝容器)
  • 該材質容器係屬不透明或半透明容器,具備有耐酸鹼、耐化學物質、耐碰撞及耐高溫(約-20℃~120℃)等優點。

雙向拉伸聚丙烯(Biaxially oriented polypropylene, BOPP)

當聚丙烯膜同時在機器方向和橫跨機器方向被擠出,則稱為雙軸取向聚丙烯拉伸。雙軸取向增加強度和清晰度。 BOPP被廣泛地用作包裝的產品,如快餐食品,生鮮產品和糖果的包裝材料。這是很容易的外套,印刷和層壓,得到用作包裝材料所要求的外觀和性能。這個過程通常稱為轉換。這是在其中的分條機成包裝機使用更小的縫卷大卷正常生產。

市场上绝大多数微波炉专用塑料容器都應是聚丙烯材質,这是因为它的耐热且化学稳定性比较高。在食品方面的应用超过其他任何塑料,除了容器,还有软包装中的BOPP膜,香烟盒的最外层薄膜便是这种塑料。此外,目前的新建小区通常使用的家用水管推荐或强制使用PPR管,同样也是聚丙烯材料,除了安全性考虑以外,还因为它具有热熔的特点,易于加工。聚丙烯工业同样也是衡量一个国家的产业水準。

外部链接[编辑]