3-第二章 通用塑料-PP-3节

【知识回顾】聚乙烯(PE)1.在聚乙烯高分子材料种类中，分子量分布最窄的是( C )

A. LDPE

B. HDPE

C. m-PE

2.一般而言，聚合物熔体的表观粘度随着剪切速率的增加而 (降低),其熔体流动行为属于( 假塑性流体 )。 3.聚合物熔体指数简称( MI ),一般情况下，聚合物的分 子量越高，熔体指数越( 越小)。 4.刚性的高分子链(PC)相对柔性的高分子链(PE)来讲， 提高(温度 )对降低熔体粘度更有效 ；

塑 料 制 品

第二章 通用塑料(2) 聚丙烯-PP

教学目录 1.聚丙烯的分类 2.聚丙烯的结构 3.聚丙烯的性能 4.聚丙烯的改性

一.聚丙烯的分类 等规聚丙烯(isotactic polypropylene ,iPP) 间规聚丙烯(Syndiotactic Polypropylene ,sPP) 无规聚丙烯(Atactic Polypropylene, aPP)本章主要介绍等规聚丙烯，一般无特殊说明即指等规聚 丙烯。20世纪50年代，意大利科学家G.Natta首先以TiCl3-Al Et3作为引发剂，使得丙烯聚合成为等规聚丙烯。 等规聚丙烯具有下列优良性能：熔点高，拉伸强度高

(35MPa), 耐应力开裂和耐腐蚀优良，性能接近工程塑料，可做纤维，薄膜，塑料和管材等，是发展最快的塑料品种。

二. 聚丙烯的结构2.1 高分子链结构 聚丙烯的结构为 [CH2―CH(CH3)]n,主链上碳原 子交替存在着甲基。如果把聚丙烯分子主链拉成平 面锯齿形，则其有规立构构型可表示为图1。atactic PP

Isotactic PP

Syndiotactic PP

图1 PP tactic spatial structure

等规聚丙烯立构规整性的程度是用等规度(或称全同

指数、立构规整度IIP)来表示的。 所谓等规度就是立构规整聚合物占总聚合物的分数。 聚丙烯的等规度常用沸腾正庚烷的萃取剩余物所占分 数来表示，一般IIP大于90%。

问题：当PP材料的熔体流动指数(MI)一定时，悬臂梁冲击 强度随着等规度的提高而( )。

A: 增加

B: 降低

C:不变

2.2 聚丙烯的聚集形态结构聚丙烯从熔融状态缓慢冷却时所形成的晶体，一般 为球晶结构，其形态有五种类型，见表1 。Table 1 Crystal structure for PP类型 Ⅰ型 Ⅱ型 晶系 单斜 生成条件 在134℃以下生成

单斜单斜 六方 六方

在138℃以上生成在138℃附近出现 128℃以下与Ⅰ型混合出现 128~132℃间出现

混合型Ⅲ型 Ⅳ型

七大晶系

立方

四方

正交

三方

单斜

三斜

六方

聚丙烯的结晶形态目前已观测到四种晶体结构: 、 、 和拟六方型。 最常见最稳定的是 晶态，属单斜晶系，在138℃结晶时生 成 晶态，熔点176℃。

在128℃以下结晶时生成 晶态，属六方晶系，熔点145150℃,在熔点以上进行热处理，β 晶态能转变成α 晶态。 γ 晶态属三斜晶系，熔点在α 晶态低约20

℃,一般条件下， 只有在分子量很低而分子活动性很高时结晶才能生成晶态,形 成的几率比 要低。

拟六方型：不稳定结构，有聚合物熔体骤冷即可获得。

球晶的类型、大小和结晶度影响着PP材料 的性能。 球晶尺寸大、结晶度高，材料具有较差的透明性，冲击 强度和断裂伸长率低，而硬度、强度与模量则高。 球晶尺寸小、结晶度高，材料具有一定的透明性，冲击 强度和断裂伸长率高，而硬度、强度与模量则高。

因此，可以在结晶型高分子材料比如聚丙烯 熔体中加入成核剂，降低球晶的尺寸， 提高聚丙烯的冲击性能。

脆性高分子材料

韧性高分子材料

试验样条形状：(1)脆性材料拉伸

(1)韧且硬的高分子材料拉伸

拉伸试验

拉伸

脆性高分子材料Point of elastic limit 弹性极限点

韧性高分子材料Breaking point 断裂点B

Yielding point 屈服点Strain softening 应变软化

B Y AA

YCold drawing 冷拉

Strain hardening 应变硬化

A E A A B

非晶态聚合物(硬而且韧)的拉伸应力-应变曲线

【知识回顾】聚丙烯(PP) 1.聚丙烯主要有( ), ( 等规，间规和无规 )和( )三种类别；

2.影响聚丙烯物理性能的两个参数是(分子量和等规度

)和(

)

3.等规度的概念以及等规度的表征方法； 4.聚丙烯熔体冷却时形成的是( 的结构是( )晶形； )结构，最稳定

A.片晶

B.球晶

C.

D.

5.球晶的尺寸越大，冲击强度越( 小 ),透明性越( 差 )。

三.聚丙烯的性能3.1 物理性能 PP是所有树脂中最轻的品种之一，密度为0.900 91g/cm3; 吸水率低，仅为0 01~0.04%; PP中晶相与非晶的密度分别为0.94和0.85,其差值 较小，因此与PE相比，PP具有较好的透明性，而茂 金属PP( mPP )的透明度可达96 ,能与PS相媲美。

三.聚丙烯的性能3.2 力学性能δ y/MPa401

强

度

352

当等规度IIP相 同时，随着MI的 增大，拉伸屈服 强度升高； 当MI一定时， 随着IIP的提高， 拉伸屈服强度增 加。

30

3

强 度

25 0 0.4 0.8 1.2 1.6lgMI(熔融指数的对数)

分子量

图线1:等规度：95%-96% 图线2:等规度：88%-90%

图线3:等规度：83%-84%

原因分析： 这主要是因为MI大的PP具有较低的分子量，易于 结晶，结晶度高，拉伸屈服强度高；反之MI小，分 子量大，PP分子不易结晶，结晶度低，拉伸屈服强 度低。 PP的结晶能力不仅与分子量的大小有关，而且还 受IIP的影响，IIP增加，结晶能力强，结晶度高，因 此，PP的拉伸强度随IIP的增加而上升。由此可以看 出，对于PP, MI和IIP是两个重要参数。

一般来说，增大MI或IIP有利于提高拉伸强度、弯 曲强度，

但使冲击强度降低，断裂伸长率减小。 表 1 IIP对拉伸强度和弯曲强度的影响IIP(%)98 96.5 93.6 88.2

拉伸强度(MPa)34.5 32.5 29.0 -

弯曲强度(Mpa)56.5 45.0 41.0 40.0

冲击强度/KJ/m

2

分子量大

1

当MI大，IIP较小时 (约小于80%),PP具有 高的冲击强度。 当MI大，IIP增加时， 随着IIP的上升，冲击强 度表现出急剧下降的区 域； MI小，冲击强度受IIP 的影响程度小，随IIP的 升高呈现逐渐降低趋势， 这是结晶度和分子量综 合影响的结果。

10

2

分子量小 1 MI=1 2 MI=370 80 90

2

100

等规度(%) 图2 PP冲击强度与等规度关系

注意：MI-熔融指数

原因分析： MI大，分子量低，对冲击强度的贡献小，且分子量低时IIP的升高更有利于提高结晶度，此时结晶度

对冲击强度的影响占主要地位，即结晶度增加，冲击强度有一急剧降低区间。 MI小，分子量高，使冲击强度升高，它补偿了因结 晶度的上升而使冲击强度显著下降的程度，表现为 冲击强度随IIP的增大而缓慢下降。

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