聚丙烯（PP）作為熱塑塑料聚合物于1957年開始商品化生產(chǎn)，是有規(guī)立構(gòu)聚合物中的第一個。其歷史意義更體現(xiàn)在，它一直是增長最快的主要熱塑性塑料，1991年它的世界總產(chǎn)量達(dá)到240億磅。它在熱塑性塑料領(lǐng)域內(nèi)有十分廣泛的應(yīng)用，特別是在纖維和長絲、薄膜擠壓、注塑加工等方面。
化學(xué)和性質(zhì)
PP是以金屬有機有規(guī)立構(gòu)催化劑（Ziegler－Natta型），使丙烯單體在控制的溫度和壓力條件下合成的。因所用催化劑和聚合工藝不同，所得聚合物的分子結(jié)構(gòu)有三種不同類型的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)，數(shù)量也不一樣。這三種結(jié)構(gòu)是指等規(guī)聚合物、間規(guī)聚合物和無規(guī)聚合物。在等規(guī)聚丙烯（最常見的商品形式）中，甲基原子團都處在聚合物骨架的同一側(cè)，這一結(jié)構(gòu)很容易形成結(jié)晶態(tài)。等規(guī)形式的結(jié)晶性賦予它良好的抗溶劑和抗熱性能。在前十年期間所用的催化劑技術(shù)使非等規(guī)異構(gòu)體的生成達(dá)到最少程度，消除了對無價值的無規(guī)組分進(jìn)行分離的必要性，簡化了生產(chǎn)步驟。
生產(chǎn)聚丙烯的工藝主要有兩種：一種是氣相法；一種是液體丙烯淤漿法。此外，還有一些老式淤漿工藝裝置在運行，它們采用一種液態(tài)飽和烴作為反應(yīng)介質(zhì)。典型的等規(guī)聚丙烯均聚物的性能見表1。
比較而言，高密度和低密度聚乙烯都有較高的密度，相當(dāng)?shù)偷娜埸c和較低的彎曲模量即剛度。這些性能差異導(dǎo)致了最終用途不同。剛度和易定向性使聚丙烯均聚物適合制作各種纖維和用于延展帶，而它們較高的耐熱性使它們能用于制作硬的高壓容器和器具及汽車的模塑部件。
影響聚丙烯均聚物的加工性能和物理性能的主要因素包括：分子量（通常用流速表示）；分子量分布（簡稱MWO）；有規(guī)立構(gòu)性和助劑。聚丙烯平均分子量范圍從約200 000到 600 000。分子量分布通常用聚合物的重均分子量（Mww）與數(shù)均分子量（Mnn）的比值表示， Mww／Mnn。該式又稱為多分散性指數(shù)。
一個聚合物的分子量分布對它的加工性能和最終使用性能有舉足輕重的影響。這是因為熔融態(tài)的聚丙烯對剪切敏感，即當(dāng)施加的壓力升高時，其表觀粘度降低。分子量分布范圍寬的聚丙烯比分布窄的更對剪切敏感，因而具有寬范圍分子量分布的材料在注塑過程中更易于加工。某些特定的用途，特別是纖維，則要求窄范圍的分子量分布。分子量分布與催化劑體系和聚合反應(yīng)工藝都有關(guān)系。
常用過氧化物在反應(yīng)器后面的擠壓過程進(jìn)行化學(xué)裂解，使分子量分布范圍變窄。這一過程稱為控制流變學(xué)（CR）過程。
與聚乙烯相比較，等規(guī)聚丙烯更易受光和熱而氧化降解。在通常的加工和最終使用條件下，聚丙烯要經(jīng)受無規(guī)的斷鏈作用，導(dǎo)致分子量降低和流速升高。
所有的商品級聚丙烯都含有穩(wěn)定劑，以便在加工時保護(hù)材料，提供令人滿意的最終使用性能。對于特別的用途，除了加抗氧劑和紫外線抑制劑外，還須加其它添加劑。例如：在薄膜配方中加入潤滑劑和防粘劑，以減少摩擦系數(shù)并防止薄膜自身粘連。在包裝材料中添加抗靜電以消除靜電荷。為了提高透明度或縮短模型周期，則需用成核劑。
均聚物樹脂通常接流速和最終用途分類。流速取決于平均分子量和分子量分布兩者。
某些特殊用途要求流速高達(dá)400分克／分鐘，而普通商品均聚物的流速則在0．5—50分克／分鐘的范圍以內(nèi)。流速通常是確定加工特性最主要的因素。
加工和應(yīng)用
聚丙烯極好的流動性能和寬范圍的流速，以及其它獨特的聚合物特性相結(jié)合，使它具有優(yōu)異的加工性能。較低的流速能滿足擠壓帶、帶狀長絲和單絲等的加工要求，還能使成品有抗張強度和低延伸性，同時保持足夠的橫向完整性，使卷絲機導(dǎo)向裝置上的劈裂和粉塵飛揚的情況達(dá)到最低程度。為了抵消它們特有的低橫向強度和斷裂傾向（原纖化），定向程度更高的薄膜到纖維產(chǎn)品，
表1等規(guī)聚丙烯均聚物的典型性能
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性能 |
數(shù)值 |
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密度（D－792）a |
0．90～0．91 |
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彎曲模量，MPa （D-790） |
1241～1516 |
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熔化溫度，°F |
320～340 |
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帶切口的懸臂梁式?jīng)_擊強度，英尺·磅／英寸（D-256） |
0．5—1．0 |
注a：ASTM測試方法
數(shù)據(jù)來源：伊士曼化學(xué)公司
如：粗纖度紡織品、細(xì)繩和繩子，通常要求流速在7～20的范圍內(nèi)。含有發(fā)泡劑的裝飾帶條產(chǎn)品是由流速接近于10的聚丙烯擠壓而成的，這樣才能使熔體強度和定向能力達(dá)到適當(dāng)?shù)木狻＿@種聚合物經(jīng)中等程度的定向，能產(chǎn)生光滑的類似緞于一樣的表面效果，產(chǎn)品有足夠的橫向強度可以延緩斷裂。非織布和多絲產(chǎn)品的擠壓需要一種低粘度、自由流動的材料，因此，流速極高的聚丙烯用于這些用途。
澆鑄PP薄膜大量用于繪圖藝術(shù)品方面。另外，薄膜可以雙軸取向和熱變定，使具有極好的機械性能和熱性能，應(yīng)用于各種性能層合材料和包裝材料方面。使用管式水冷激工藝可以把PP加工成共擠出吹制薄膜以及單層薄膜。
熱成型用的擠塑片材要求使用低流速配方的材料，使具有足夠的熔體強度。當(dāng)使用PP擠塑型材時，較低的流速加工性能總是要好些。型材擠壓通常限于較小的截面以便能用水急冷保證產(chǎn)品具有足夠的韌度。PP還可以擠塑成管狀產(chǎn)品，如飲料吸管和飲用水管。PP在線纜涂層方面也有用途。
在用量方面僅次于擠塑的注塑加工很適應(yīng)聚丙烯的特性。PP良好的流動性能和強韌機械特性，被利用來生產(chǎn)許多種不同類型的具有內(nèi)在的強韌機械性能的產(chǎn)品。良好的加工性能與極好的抗應(yīng)力斷裂性能產(chǎn)生了優(yōu)良的模塑成型的密封罩。一般而言，低流速配方材料用于生產(chǎn)厚壁產(chǎn)品和那些要求韌性的產(chǎn)品。高流速的材料用于生產(chǎn)薄壁部件和要求快速加工的產(chǎn)品。
市場
PP均聚物可使用各種加工工藝，生產(chǎn)范圍很寬的產(chǎn)品。擠塑制品是消耗PP的最大市場，而紡織纖維和單絲又是其中最大的部分。長期以來，PP一直是制造纖維的主要原料，這是因為它的著色能力、耐磨損、耐化學(xué)品性能以及有利的經(jīng)濟條件。定向和非定向薄膜占據(jù)擠塑制品市場的第二大份額，并且是繼續(xù)保持增長的領(lǐng)域。
接下來，注塑品是PP均聚物的第二大市場，包括容器、密封器、汽車方面的應(yīng)用、家庭用品、玩具及其它許多消費品和工業(yè)方面的最終用途。許多吹塑容器選用聚丙烯，是因為它的良好的隔潮性能和足夠的清沏度。
鑒于對未來塑料制品的新需求，PP均聚物將繼續(xù)保持增長。良好的經(jīng)濟方面的條件、良好的機械性能以及重量輕、著色能力強和易于加工等特性，將使PP繼續(xù)成為本世紀(jì)眾多應(yīng)用領(lǐng)域的首選材料。
商業(yè)信息
當(dāng)前的年增長速度為6—8％，估計1993～2000年間的平均年增長速度（AAG）約為5％。
抗沖擊型PP共聚物
PP有很多有用的性能，但還缺乏固有的韌性，特別是在低于其玻璃化溫度的條件下。然而，通過添加沖擊改性劑，可以提高其抗沖擊性能。傳統(tǒng)改良性為彈性體，通常為乙丙橡膠。普遍認(rèn)為，遍布于半結(jié)晶態(tài)聚丙烯基體內(nèi)的橡膠粒子，能在界面上形成許多應(yīng)力集中點，并5；發(fā)局部形變，防止斷裂擴展。
抗沖擊改性劑一直是在共混時添加進(jìn)去的，最近，彈性體組分的現(xiàn)場合成已經(jīng)具有商業(yè)重要性。而且，正在宣傳用一種新系列的沖擊改性劑來代替乙丙橡膠，即Flexomer聚烯烴、Exact塑彈體和Insite聚合物。這些都是烯烴聚合物，它們填補了極低密度聚乙烯和傳統(tǒng)乙丙彈性體之間的空白。
化學(xué)和性能
等規(guī)PP均聚物，是在Ziegler-Natta催化劑體系催化下，由丙烯聚合而成的。乙丙橡膠組分在一系列反應(yīng)器中合成的，或是預(yù)先購買，然后在擠壓機內(nèi)與PP均聚物共混。生成的抗沖擊聚丙烯經(jīng)粒化后出售。現(xiàn)場生產(chǎn)的抗沖擊PP共聚物，可以通過選用合適的催化劑組成及反應(yīng)器條件，來精確地控制其重要的性能。催化劑組成和反應(yīng)器條件決定基體樹脂的結(jié)晶度、橡膠組分的組成和數(shù)量及總體分子量分布。
抗沖擊PP是最輕的熱塑性塑料之一，其密度低于1，每磅產(chǎn)品的價格低于PET、PBT、高抗沖擊聚苯乙烯和ABS。按比容計，抗沖擊PP的單位體積成本低于上述那些樹脂和聚氯乙烯（PVC）。僅有HDPE在這方面堪與匹敵。抗沖擊型PP通常在適中的溫度下加工，范圍為350～550°F。
抗沖擊聚丙烯共聚物具有廣譜的熔體流動速率，通常范圍為從小于1到約30。具有最高熔體流動速率的樹脂，通常是由熔體流動速率較低的材料“減粘裂化”制得。也就是對從反應(yīng)器出來后的材料進(jìn)行一步反應(yīng)，降低平均分子量，從而制得熔體流速更高的產(chǎn)品。
抗沖擊聚丙烯共聚物對化學(xué)品和環(huán)境應(yīng)力斷裂有很高的抵抗力。經(jīng)處理后，材料可具備優(yōu)良的懸臂梁式?jīng)_擊強度和較低的加納爾沖擊性能。懸臂梁式?jīng)_擊強度范圍在回．5到大于15英尺·磅／英寸；在-40°F下，加納爾沖擊強度范圍為15到300英寸·磅以上。
橡膠組分為聚丙烯提供了沖擊強度，卻使抗沖擊聚丙烯相對于均聚物而言，降低了剛度和熱變形溫度。加填料的抗沖擊聚丙烯共聚物能夠忍受更高的溫度而不變形。填料一般為玻璃纖維。云母、滑石和碳酸鈣。這些聚合物的最終用戶應(yīng)該知道對每一種規(guī)格的產(chǎn)品，在不同的熔化強度、熔體流速、剛度和熱變形溫度之間需作出權(quán)衡。
用途
抗沖擊聚丙烯的主要商業(yè)用途是用在汽車、家用品、器具中的注塑件。它的抗沖擊能力、低密度、著色能力和加工性能使它成為理想的材料。具有較高熔體流速的中等抗沖擊樹脂品級有較高的流動性能，這個特點在注塑大型部件如：汽車面板時特別有用。
高抗沖擊能力具有較低熔體流速的樹脂（一般小于2），可以轉(zhuǎn)化成抗穿刺性極好的薄膜，這種薄膜的抗沖擊能力和耐蒸汽殺菌能力，適合做一次性醫(yī)療廢品袋。擠壓片材可以用熱成型法加工成大而厚的部件，如：汽車工業(yè)中的護(hù)板和汽車車尾行李箱襯里。
彈性體組分改良聚丙烯抗沖擊性能的機理，在材料受沖擊時，可誘導(dǎo)應(yīng)力白化。
大多數(shù)用途是以彈性組分在聚丙烯基體中的分散度為基礎(chǔ)的。基于與此相反的概念，正在開發(fā)新型的保險杠。其結(jié)果是形成了一個分子復(fù)合結(jié)構(gòu)。
