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1、聚丙烯塑料的改性及應用1、聚丙烯在合成樹脂生產(chǎn)中占據(jù)重要地位,發(fā)展極為迅速聚丙烯是五大通用合成樹脂中的一個重要品種,在國內(nèi)外的發(fā)展均十分迅速。在全球塑料用五大合成樹脂中,聚丙烯的產(chǎn)量占有1/4左右的份額,預計2006年世界五大通用合成樹脂的總產(chǎn)能將達到1億9千萬噸,其中聚丙烯4878萬噸,占總產(chǎn)能的25.6%[1]。而我國2004年聚丙烯樹脂產(chǎn)量為474.88萬噸,進口291.4萬噸,出口1.53萬噸,其表觀消費量為764.7萬噸,占當年全國五大通用樹脂表觀消費量總和2954萬噸的25.9%。預計到2010年我國聚丙烯樹脂的表觀消費量將增加至1080萬噸,較2004年增長40%以上
2、。表1列出近期投產(chǎn)和正在建設的聚丙烯裝置的地點和產(chǎn)能。表1?近期投產(chǎn)和在建聚丙烯裝置建設地點產(chǎn)能(萬噸)投產(chǎn)情況大慶煉化30已投產(chǎn)上海賽科25已投產(chǎn)北京燕山12改擴建成功蘭州石化30已開工福建煉化40已開工茂名石化30在建大連石化40在建寧夏石化、山東恒源石化10在建福建泉港15在建浙江紹興10在建廣州石化302009年前投產(chǎn)臺塑寧波452007年前投產(chǎn)鎮(zhèn)海煉化202007年前投產(chǎn)北京燕山擴建382009年前投產(chǎn)天津石化552008年前投產(chǎn)內(nèi)蒙包頭30在建內(nèi)蒙多倫46在建東北大連、撫順等地136在建獨山子石化55改擴建在已宣布的新增產(chǎn)能中,中石化253萬噸/年,中石油135萬噸/年
3、,而且大多數(shù)項目的產(chǎn)能都在30萬噸以上,達到世界級規(guī)模。這些裝置全部投產(chǎn)后,中石化的聚丙烯產(chǎn)能將超過巴賽爾公司,躍居全球榜首,中石油也將列位前五名之列,屆時中國將成為生產(chǎn)聚丙烯樹脂全球產(chǎn)能最大的國家。另據(jù)報道,我國聚丙烯樹脂的產(chǎn)量1995年僅為107.35萬噸,到2005年達到522.95萬噸,平均年遞增38.7%,同期表觀消費量也從212.92萬噸增至823萬噸,平均年遞增28.7%,成為全球聚丙烯消費增長最快的國家[2]。1???????聚丙烯基本知識1.1???樹脂與塑料的定義和分類樹脂(Resin):高分子材料亦稱高分子聚合物,分為天然高分子材料和合成高分子材料。在合成高分
4、子材料中按塑料、橡膠、纖維三大用途分為合成樹脂、合成橡膠和合成纖維三大類,其中用于塑料的合成樹脂所占的比例最大,約占合成材料總量的2/3以上。塑料(Plastics):以合成樹脂為主要成分,添加有適量的填料、助劑、顏料,而且在加工過程中能流動成型的材料。熱塑性塑料(ThermoPlastics):能在特定溫度范圍內(nèi)反復軟化和冷卻硬化的塑料。熱固性塑料(ThermosettingPlastics):在第一次成型之后,成為不熔、不溶性物料的塑料。通用塑料(GeneralPlastics):指產(chǎn)量大、用途廣、成型加工性能好、價格相對便宜的塑料。以五大通用樹脂為基礎原料的塑料為聚乙烯(PE
5、)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。工程塑料(EngineeringPlastics):指具有高性能,可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。工程塑料又分為通用工程塑料和特殊工程塑料,前者如聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚酯(PET和PBT)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(MPPO),其使用溫度一般在150℃以下,而特種工程塑料是指使用溫度可達150℃以上的工程塑料,如聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等。1.2???聚丙烯(Polypropylene,縮寫為PP)的種類與特性2.2.1聚
6、丙烯的基本概念聚丙烯是以丙烯(CH3—CH=CH2)為單體,通過加聚反應得到的高分子聚合物,其反應特征一是瞬間完成,二是沒有小分子化合物伴隨產(chǎn)生。采用齊格勒—納塔催化劑可以得到高分子量的結(jié)晶性PP。根據(jù)—CH3基團在空間排布的規(guī)律,PP分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三種聚合物。只有等規(guī)度高的PP才能生成良好的結(jié)晶區(qū),才能具有我們所需要的優(yōu)良性能。等規(guī)聚丙烯的晶體形態(tài)有α、β、γ、δ和擬六方五種,最常見的是α晶態(tài),屬單斜晶系。α晶態(tài)在138℃左右形成,其熔點為180℃。擬六方態(tài)也叫次晶結(jié)構(gòu),又叫蝶狀液晶。當熔融態(tài)的等規(guī)PP被急冷至70℃以下,或在70℃以下進行冷拉伸時,就會生成擬六方態(tài)晶體,此
7、時PP的硬度和剛性減小,而沖擊強度和透明性提高。等規(guī)PP從熔融狀態(tài)逐漸冷卻時形成的晶體為球晶,結(jié)晶溫度越高,球晶越大,反之球晶越小。球晶越大,性能越脆,球晶大小直接影響到PP材料的沖擊強度。在結(jié)晶型塑料中,結(jié)晶度對材料的性能影響最大。結(jié)晶度即材料中結(jié)晶部分重量占材料總重量的百分數(shù)。PP的結(jié)晶度可通過使用水—乙醇體系的密度梯度管測定其密度來求得。注塑成型的PP結(jié)晶度一般為50~70%,改變成型條件和后處理條件,可以改變結(jié)晶度。結(jié)晶需要晶核,如果PP結(jié)晶時存在大量晶核,可