聚丙烯
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| 聚丙烯 | |
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| IUPAC名 poly(1-methylethylene) 聚(1-丙烯) | |
| 別名 | Polypropylene; Polypropene; Polipropene 25 [USAN];Propene polymers; Propylene polymers; 1-Propene homopolymer |
| 識別 | |
| CAS號 | 9003-07-0 
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| ChemSpider | none |
| 性質 | |
| 化學式 | (C3H6)x |
| 密度 | 0.855 g/cm3, amorphous 0.946 g/cm3, crystalline |
| 熔點 | ~167°C |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
聚丙烯（英語：Polypropylene，簡稱PP）是一種半結晶的熱塑性塑膠。具有較高的耐衝擊性，機械性質強韌，抗多種有機溶劑和酸鹼腐蝕。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、澳大利亞和加拿大的塑膠錢幣也使用聚丙烯製作。
結構
[編輯]聚丙烯乃由一個碳原子加三個氫原子來組成基本分子單元；並以重復方式來呈現。 此分子模型乃由碳原子形成主鏈，每一個碳原子皆再有三個支鏈；每個支鏈則各連結一個氫原子。
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
[編輯]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。
聚丙烯的楊氏模量（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
[編輯]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。
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一級碳原子，使PP更易受氧攻擊而氧化，且在銅的作用下降解速率急劇減小。
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。
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
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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
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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
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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89%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史纏在一起。
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（例如供餐飲業者裝填食品使用、手搖飲料店所用之盛裝容器）
- 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)。
Bopp薄膜進行雙向拉伸有幾個目的： 1.提升尺寸穩定性 2.提升機械性質 3.提升光澤度 4.提升透明度 5.提升阻氣性
延伸後的高分子，可以使高分子拉伸方向規則排列， 產生高度的「配向」，提升材料密度與薄膜強度， 讓機械性質變好，阻氣性增加，表面的光澤度、透明性也會增加。
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，目前的新建社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。聚丙烯工業也可衡量一個國家的產業水準。
塑化劑
[編輯]絕大多數的塑膠製品或多或少添加塑化劑、雙酚A。但聚丙烯並無此問題。 抑或是使用其他替代品，如玻璃、不鏽鋼、陶瓷、矽膠。 據了解大多的酚甲烷BPAfree可能採用其他添加物，如雙酚S[1]
在生活上，盛裝冷熱水的水壺，奶瓶，除了聚丙烯尚有
- 聚碳酸酯(PC)
- Tritan(共聚聚酯塑膠): 是由美國伊士曼化學所研發。標榜不含雙酚A[2]
- PCTG塑膠（聚對苯二甲酸環己烷二甲酯），是一種新興的塑膠，不含雙酚A，依照用途耐熱度也有不同。由PET改進而來。
超商的咖啡蓋，雖然也是聚丙烯所製成。但不提供重複使用的保證。 或者是選用食品接觸級的聚丙烯。 如真有疑慮，應洽詢專家或醫師建議。
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。[3]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。[4]
特殊型號
[編輯]- YS-HC8322：食品容器方盒，是由食品級PP材質製成。
參考文獻
[編輯]- ^ 《不可不知》塑膠容器未含雙酚A，不代表安全-台灣新生報. [2022-09-02]. （原始內容存檔於2022-09-02）.
- ^ 「Tritan™」來襲，認識科技新材質-一品川流. [2022-09-02]. （原始內容存檔於2022-09-02）.
- ^ Braided Polypropylene Rope is Inexpensive and it Floats （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. contractorrope.com. Retrieved on 2013-02-28.
- ^ 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.
