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聚丙烯

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聚丙烯
IUPAC名
poly (1-methylethylene)
別名 Polypropylene; Polypropene;
Polipropene 25 [USAN];Propene polymers;
Propylene polymers; 1-Propene homopolymer
識別
CAS號 9003-07-0  ✓
ChemSpider none
性質
化學式 (C3H6)x
密度 0.855 g/cm3, amorphous

0.946 g/cm3, crystalline

熔點 ~ 165°C
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。
澳大利亞二十元紙幣。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
實驗室用的聚丙烯物品,藍色和橙色瓶蓋不是由聚丙烯製成。

聚丙烯Polypropylene,簡稱PP)是一種半結晶熱塑性塑膠。具有較高的耐衝擊性,機械性質強韌,抗多種有機溶劑腐蝕。在工業界有廣泛的應用,包括包裝材料和標籤,紡織品(例如,繩,保暖內衣和地毯),文具,塑膠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,是平常常見的高分子材料之一。在2013年,聚丙烯全球市場約五千五百萬噸。 英國澳大利亞加拿大的塑膠錢幣也使用聚丙烯製作。

結構[編輯]

聚丙烯結構示意圖

聚丙烯的重複單元由三個碳原子組成。其中兩個碳原子在主鏈上,一個碳原子以支鏈的形式存在。

性質[編輯]

聚丙烯的結構和聚乙烯接近,因此很多性能也和聚乙烯類似,特別是在溶液中的反應和電性能。由於其存在一個甲基側鏈,可以改善機械性能和耐熱性,但是聚丙烯更易在紫外線和熱能作用下被氧化降解,耐化學性降低。

耐熱且化學穩定性比較高。本質上和高密度聚乙烯接近,結晶度比高密度聚乙烯略低,所以一般呈現半透明的狀態,而硬度與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布,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 聚丙烯的密度在0.895和0.92克/立方厘米之間。因此,聚丙烯是商品化塑膠中具有最低密度的高分子材料,可以製造具有較低重量和一定質量的塑膠。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膠,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[編輯]

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。由於側甲基連接的主碳鏈骨架碳原子是叔碳原子,使PP更易受氧攻擊而氧化,且在銅的作用下降解速率急劇增大。

回收及循環再利用[編輯]

資源回收再利用:塑膠分類標誌中,PP代碼是5。塑膠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。被回收標誌包圍的數字5,下面帶有字母「PP」

分類[編輯]

根據支鏈原子的位置,聚丙烯可以分為無規立構,等規立構,間規立構。

無規立構[編輯]

Atactic structure.png 無規立構的聚丙烯的支鏈原子無規則分布於主鏈的兩側,其結構如圖所示。

等規立構[編輯]

Isotactic structure.png 等規立構的聚丙烯支鏈原子分布在主鏈的同一側,其結構如圖所示。

間規立構[編輯]

Syndiotactic structure.png 間規立構的聚丙烯支鏈原子間隔對稱分布在主鏈兩側,其結構如圖所示。

商品聚丙烯通常為90%以上的等規立構和少量無規立構的混合體。

歷史[編輯]

1954年,居里奧·納塔Giulio Natta合成了聚丙烯。隨後在不同的國家和地區不同的聚丙烯合成技術被多次「發明」。大量的智慧財產權官司同聚丙烯的發展卷在一起。

生產與應用[編輯]

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[編輯]

當聚丙烯膜同時在機器方向和橫跨機器方向被擠出,則稱為雙向拉伸聚丙烯(Biaxially oriented polypropylene, BOPP)。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。

市場上絕大多數微波爐專用塑膠容器都應是聚丙烯材質,這是因為它的耐熱且化學穩定性比較高。在食品方面的應用超過其他任何塑膠,除了容器,還有軟包裝中的BOPP膜,香菸盒的最外層薄膜便是這種塑膠。此外,目前的新建小區通常使用的家用水管推薦或強制使用PPR管,同樣也是聚丙烯材料,除了安全性考慮以外,還因為它具有熱熔的特點,易於加工。聚丙烯工業同樣也是衡量一個國家的產業水準。

合成纖維[編輯]

聚丙烯纖維稱為丙綸,是一種合成纖維。其生產工藝簡單,價格相比合成纖維低廉。丙綸質輕,吸濕性差,能浮在水面上。[1]因此用來製造漁網。同等質量下,其強度相當於聚酯,因此用於製造繩索等。在一些地震高發地帶,聚丙烯纖維在造橋和造房之前被加到土壤中增加土壤的強度。[2]

參考文獻[編輯]

  1. ^ Braided Polypropylene Rope is Inexpensive and it Floats. contractorrope.com. Retrieved on 2013-02-28.
  2. ^ Amir-Faryar, Behzad & Aggour, M. Sherif. Effect of fibre inclusion on dynamic properties of clay. Geomechanics and Geoengineering: an International Journal. 2015: 1–10. doi:10.1080/17486025.2015.1029013. 

外部連結[編輯]