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聚丙烯(PP)

聚丙烯(PP)是一种热塑性树脂,具有轻质、耐热、化学稳定性好等优良特性,广泛应用于塑料制品、纤维、薄膜等领域。PP的密度小,耐热性好,能在100℃以上进行消毒,化学稳定性强,电绝缘性良好。废旧PP处理主要通过再资源化技术,如合金化和复合化,以改善其性能并实现高性能化。合金化通过混合其他高分子材料提高废旧PP的冲击韧性,而复合化则通过添加无机或有机填料改善其刚性和强度。这些技术有助于提高废旧PP的再利用价值。
来源:科学百科 | 作者:泰华包装 | 发布时间: 2024-09-18 | 101 次浏览 | 分享到:

聚丙烯(Polypropylene,简称PP)是一种热塑性树脂

中文名称:聚丙烯

中文别名:丙纶油剂、丙纶、丙纶FDY、丙纶长丝FDY、丙纶短纤、丙纶短纤维、聚丙烯短纤维、PP

英文名称:Polypropylene

英文别名:PropyleneResin(LowM.Wt)

化学式:(C3H6)n

分子量:42.0804(聚丙烯分子量应该是个范围,42是聚丙烯单体的分子量)

CAS登录号:9003-07-0

MDL号:UD1842000

RTECS号:UD1842000

PubChem号:24866797

聚丙烯具有很多优良特性,比如相对密度小,仅为0.89-0.91,是塑料中最轻的品种之一;具有良好的耐热性,制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌;化学稳定性好,除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外,对其它各种化学试剂都比较稳定,电绝缘性良好等。聚丙烯被广泛应用于多个领域,如塑料制品、纤维、薄膜等。在日常生活中,常见的有塑料餐具、塑料容器、汽车部件、包装材料等。


PP特性

密度:0.89~0.91g/cm³

外观:无色、无臭、无毒、半透明固体物质。

改性:接枝、共聚、交联、增强、填充等

再利用:合金化、复合化等

特性:热塑性、比重轻、耐化学腐蚀等

熔点:164~170℃,在155℃左右软化,使用温度范围为-30~140℃。在80℃以下能耐酸、碱、盐液及多种有机溶剂的腐蚀,能在高温和氧化作用下分解。


PP理化性能

1,无嗅、无味、无毒。

2,优异的力学性能:

拉伸强度、压缩强度和硬度,突出的刚性和耐弯曲疲劳性能,由PP制作的活动铰链可承受7×107次以上的折叠弯曲而不破坏,低温下冲击强度较差。PP的拉伸强度一般21-39兆帕;弯曲强度42-56兆帕,压缩强度39-56兆帕,断裂伸长率200%~400%,缺口冲击强度2.2-5kJ/㎡,低温缺口冲击强度1-2kJ/㎡,洛氏硬度R95~105。

3,耐热性:

耐热性能良好,连续使用温度可达110-120℃。

4,化学性:

稳定性好,除强氧化剂外,与大多数化学药品不发生作用;在室温下溶剂不能溶解PP,只有一些卤代化合物、芳烃和高沸点脂肪烃能使之溶胀,耐水性特别好。

5,导电性能:

电性能优异,耐高频电绝缘件好,在潮湿环境中也具有良好的电绝缘性。

6,耐候老化性:

由于PP的主链上有许多带甲基的叔碳原子,叔碳原子上的氢易受到氧的攻击,因此PP的耐候老化性差,必须添加抗氧剂或紫外线吸收剂。

7,毒性:

小鼠以8g/kg剂量灌胃1~5次,未引起明显中毒症状。大鼠吸入聚丙烯加热至210~220℃时的分解产物30次,每次2h,出现眼粘膜及上呼吸道刺激症状。与聚乙烯相同禁止用其再生制品盛装食品。


废旧PP再资源化技术

聚丙烯(PP)是目前第二大通用塑料,随着建筑、汽车、家电和包装等行业的发展,废旧PP成为近年来产量较大的废弃高分子材料之一。目前,处理废旧PP的途径主要有:焚烧供能、催化裂解制备燃料、直接利用和再资源化。考虑处理废旧PP过程中的技术可行性、成本、能量消耗和环境保护等因素,再资源化是目前最常用、有效和最为提倡的处理废旧PP途径。由于使用过程中受光、热、氧和外力等因素影响,PP的分子结构会发生变化,制品变黄、变脆、甚至开裂,导致PP韧性、尺寸稳定性、热氧稳定性和可加工性等明显变差,直接使用废旧PP制造制品难以满足加工和使用过程的要求。因此,废旧PP再资源化技术不断发展,采用与其他聚合物合金化或与填料复合化,可明显改善废旧PP的加工性能、热性能、物理和力学性能,实现废旧PP的高性能化。


合金化

合金化是将废旧PP与其他高分子材料进行混合,制备宏观均匀材料的过程。通过选择不同高分子材料合金化,能够改善废旧PP加工性能、物理和力学性能,如采用弹性体可明显提高废旧PP的冲击韧性。

有研究废旧PP/RU复合胶(天然橡胶和丁苯橡胶各占50%)共混材料的力学性能和热变形行为,发现先将RU复合胶塑炼成细小橡胶颗粒,使其均匀地分散于废旧PP连续相,可明显提高废旧PP的冲击强度和断裂伸长率,但会导致PP刚性和耐热变形性降低。

由于绝大多数弹性体与废旧PP不相容,界面黏结较差,在加工和使用过程存在相分离,影响其性能。为改善废旧PP合金界面相容性,增强界面黏结,许多学者开展了广泛研究,发现了两种能增强共混材料的界面黏结,提高共混材料的储能模量、损耗模量和体系黏度的增容剂。硫化剂可提高共混材料的冲击与拉伸强度、熔体黏度、断裂伸长率和延展性;过氧化物交联剂的加入还能进一步改善共混材料的相容性,提高共混材料冲击和拉伸强度,但导致断裂伸长率略有下降。


复合化

复合化是将废旧PP与非高分子材料混合制备复合材料的过程,是实现废旧PP高性能化、功能化的主要途径。废旧PP复合化可改善其刚性、强度、热学、电学等物理与力学性能,降低成本等。

按照填料成分可分为无机填料和有机填料。


无机填料复合化

常用于PP复合的无机填料都可以用来与废旧PP复合,例如碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、金属氧化物、粉煤灰和玻璃纤维等。研究发现这些无机填料虽能显著改善废旧PP刚性、降低成本,但与废旧PP极性相差较大,表面能高,相容性差,导致复合材料的断裂伸长率和冲击韧性下降。


有机填料复合化

常见有机填料包括木粉与木纤维、淀粉、麦秸、麻纤维和废弃报纸等。有对木质纤维填充废旧PP微孔发泡技术的研究,结果表明熔融温度180℃,保压压力12.5MPa时,微孔结构均匀分布。由于微孔结构能够延长裂缝的传播路径,吸收外界冲击能量,从而提高冲击强度。天然纤维是新兴的废旧PP填充材料,针对其高吸水性以及与废旧PP的不相容性,对其进行表面处理是实现天然纤维填充废旧PP复合材料高性能化的主要方法。另外,废弃涤纶也可用于改性废旧PP,有学者研究了β-成核废旧PP/废弃涤纶织物复合材料的结晶行为,结果表明废弃涤纶和β-成核剂对废旧PP结晶均具有异相成核作用,提高废旧PP结晶温度,并诱导形成β晶。


混杂复合化

混杂复合化是两种以上填料填充聚合物制备复合材料的过程。由于单一填料的局限性,混杂复合化可通过不同填料优势互补和协同作用,更好改善聚合物的综合性能。因此有关混杂填料填充废旧PP复合材料的制备和相关性能的研究已引起关注,涉及的填料主要包括不同无机填料混杂、无机/有机填料混杂。


合金复合化

为充分发挥合金化和复合化优点,有研究者开始将合金化和复合化结合以进一步改善和提高废旧PP物理与力学性能,实现废旧PP高性能化和工业化,如有机填料和弹性体、无机填料和弹性体结合改性废旧PP等。

针对这方面的研究结果表明:废旧PP和滑石粉填充废旧PP复合材料在低温下的断裂均为脆性行为,EOC(乙烯-辛烯共聚物)加入可显著改善复合材料的抗冲击性能;EOC增韧滑石粉填充废旧PP复合材料的动态力学行为并不随着回收次数增加而变化。