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1.基本結構及特性

聚丙烯（PP）是無味、無毒的乳白色粒狀產品或粉狀產品，相對密度0.90～0.91。熔點164～167℃。具有優(yōu)良的機械性能、耐熱性能、電絕緣性能，化學穩(wěn)定性也好，與多數(shù)化學藥品不發(fā)生作用。但耐光性差，易老化，低溫下沖擊強度較差，染色性差，需采用添加助劑、共混、共聚等方法加以改進。不溶于水，也不吸水，可在水中煮沸，在130℃下消毒，易加工成型。

若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側稱無規(guī)聚丙烯；當甲基交替排列在分子主鏈的兩側稱間規(guī)聚丙烯。一般生產的聚丙烯樹脂中，等規(guī)結構的含量為95%，其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結構規(guī)整而高度結晶化,故熔點高達167℃，耐熱,制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。密度0.90g/cm3,是最輕的通用塑料。耐腐蝕，抗張強度30MPa，強度、剛性和透明性都比聚乙烯好。缺點是耐低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服。 

2.成型特性

（1）．結晶料，濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。 

（2）．流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔。凹痕，變形。

（3）．冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，塑件不光滑，易產生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形。故溫度應該控制在80度。 

（4）．塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應力集中。

3.功能特點

PP是一種半結晶性材料，它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0℃以上時非常脆，許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱變形溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強的抗沖擊強度，PP的沖擊強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結晶，PP的收縮率相當高，一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。

4.改性聚丙烯

（1）氯化聚丙烯

氯化聚丙烯(chorinated Polypropylene)的氯含量最高達65%。氯化聚丙烯具有耐磨、耐酸和耐水等性能。常用作保護性涂料、油墨的填料，也可作膠粘劑、紙張涂層和薄膜。 

（2）增強聚丙烯

增強聚丙烯(reinforced polypropylene)是聚丙烯與玻璃纖維或有機纖維、石棉、或無機填料(滑石粉、碳酸鈣)的混合物。 

一般工業(yè)用的玻璃纖維增強聚丙烯中含10～15%的纖維。由于含有玻璃纖維而具有良好的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性。 

增強聚丙烯主要用于制造各種機械零件，特別是汽車零件，以及耐腐蝕性的管道、管件、閥門等。 

（3）接枝聚丙烯

聚丙烯與乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等進行接枝共聚，目的是為了提高聚丙烯的拉伸強度、沖擊強度以及與其它材料的粘合強度。 

接枝聚丙烯(graft polypropylene)可用作烯烴膠粘劑、涂料以及防水涂層，也可作管、板材料。

5.生產方法

5.1淤漿法工藝

淤漿法工藝（Slurry  Process）又稱漿液法或溶劑法工藝，是世界上最早用于生產聚丙烯的工藝技術。從1957年第一套工業(yè)化裝置一直到20世紀80年代中后期，淤漿法工藝在長達30年的時間里一直是最主要的聚丙烯生產工藝。典型工藝主要包括意大利的Montedison  工藝、美國Hercules工藝、日本三井東壓化學工藝、美國Amoco工藝、日本三井油化工藝以及索維爾工藝等。這些工藝的開發(fā)都基于當時的第一代催化劑，采用立式攪拌釜反應器，需要脫灰和脫無規(guī)物，因采用的溶劑不同，工藝流程和操作條件有所不同。近年來，傳統(tǒng)的淤漿法工藝在生產中的比例明顯減少，保留的淤漿產品主要用于一些高價值領域，如特種BOPP薄膜、高相對分子質量吹塑膜以及高強度管材等。近年來，人們對該方法進行了改進，改進后的淤漿法生產工藝使用高活性的第二代催化劑，可刪除催化劑脫灰步驟，能減少無規(guī)聚合物的產生，可用于生產均聚物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物產品等。目前世界淤漿法PP的生產能力約占全球PP總生產能力的13%。

5.2 本體法工藝

本體法工藝的研究開發(fā)始于20世紀60年代，1964年美國Dart公司采用釜式反應器建成了世界上第一套工業(yè)化本體法聚丙烯生產裝置。1970年以后，日本住友、Phillips、美國EI  Psao等公司都實現(xiàn)了液相本體聚丙烯工藝的工業(yè)化生產。與采用溶劑的漿液法相比，采用液相丙烯本體法進行聚合具有不使用惰性溶劑，反應系統(tǒng)內單體濃度高，聚合速率快，催化劑活性高，聚合反應轉化率高，反應器的時-空生產能力更大，能耗低，工藝流程簡單，設備少，生產成本低，"三廢"量少；容易除去聚合熱，并使撤熱控制簡單化，可以提高單位反應器的聚合量；能除去對產品性質有不良影響的低分子量無規(guī)聚合物和催化劑殘渣，可以得到高質量的產品等優(yōu)點。不足之處是反應氣體需要氣化、冷凝后才能循環(huán)回反應器。反應器內的高壓液態(tài)烴類物料容量大，有潛在的危險性。此外，反應器中乙烯的濃度不能太高，否則在反應器中形成一個單獨的氣相，使得反應器難以操作，因而所得共聚產品中的乙烯含量不會太高。 

本體法不同工藝路線的區(qū)別主要是反應器的不同。反應器可分為釜式反應器和環(huán)管反應器兩大類。釜式反應器是利用液體蒸發(fā)的潛熱來除去反應熱，蒸發(fā)的大部分氣體經循環(huán)冷凝后返回到反應器，未冷凝的氣體經壓縮機升壓后循環(huán)回反應器。而環(huán)管反應器則是利用軸流泵使?jié){液高速循環(huán)，通過夾套冷卻撤熱，由于傳熱面積大，撤熱效果好，因此其單位反應器體積產率高，能耗低。 

本體法生產工藝按聚合工藝流程，可以分為間歇式聚合工藝和連續(xù)式聚合工藝兩種。（1）間歇本體法工藝。間歇本體法聚丙烯聚合技術是我國自行研制開發(fā)成功的生產技術。它具有生產工藝技術可靠，對原料丙烯質量要求不是很高，所需催化劑國內有保證，流程簡單，投資省、收效快，操作簡單，產品牌號轉換靈活、三廢少，適合中國國情等優(yōu)點，不足之處是生產規(guī)模小，難以產生規(guī)模效益；裝置手工操作較多，間歇生產，自動化控制水平低，產品質量不穩(wěn)定；原料的消耗定額較高；產品的品種牌號少，檔次不高，用途較窄。目前，我國采用該法生產的聚丙烯生產能力約占全國總生產能力的24.0%；（2）連續(xù)本體法工藝。該工藝主要包括美國Rexall工藝、美國Phillips工藝以及日本Sumitimo工藝。（a）Rexall工藝。Rexall本體聚合工藝是介于溶劑法和本體法工藝之間的生產工藝，由美國Rexall公司開發(fā)成功，該工藝采用立式攪拌反應器，用丙烷含量為10%-30%（質量分數(shù)）的液態(tài)丙烯進行聚合。在聚合物脫灰時采用己烷和異丙醇的恒沸混合物為溶劑，簡化了精餾的步驟，將殘余的催化劑和無規(guī)聚丙烯一同溶解于溶劑中，從溶劑精餾塔的底部排出。以后，該公司與美國El  Paso公司組成的聯(lián)合熱塑性塑料公司，開發(fā)了被稱為"液池工藝"的新生產工藝，采用Montedison  -MPC公司的HY-HS高效催化劑，取消了脫灰步驟，進一步簡化了工藝流程。該工藝的特點是以高純度的液相丙烯為原料，采用HY-HS高效催化劑，無脫灰和脫無規(guī)物工序。采用連續(xù)攪拌反應器，聚合熱用反應器夾套和頂部冷凝器撤出，漿液經閃蒸分離后，單體循環(huán)回反應；（b）Phillips工藝。該工藝由美國Phillips石油公司于20世紀60年代開發(fā)成功。其工藝特點是采用獨特的環(huán)管式反應器，這種結構簡單的環(huán)管反應器具有單位體積傳熱面積大，總傳熱系數(shù)高，單程轉化率高、流速快、混合好、不會在聚合區(qū)形成塑化塊、產品切換牌號的時間短等優(yōu)點。該工藝可以生產寬范圍熔體流動速率的聚聚物和無規(guī)聚合物；（c）Sumitimo工藝。該工藝由日本Sumitimo（住友）化學公司于1974年開發(fā)成功。此工藝基本上與Rexene本體法相似，但Sumitimo本體法工藝包括除去無規(guī)物及催化劑殘余物的一些措施。通過這些措施可以制得超聚合物，用于某些電氣和醫(yī)學用途。Sumitimo本體法工藝使用SCC絡合催化劑（以一氯二乙基鋁還原四氯化鈦，并經過正丁醚處理），液相丙烯在50-80℃、3.  0MPa下進行聚合，反應速率高，聚合物等規(guī)指數(shù)也較高，還采用高效萃取器脫灰，產品等規(guī)指數(shù)為96%-97%，產品為球狀顆粒，剛性高，熱穩(wěn)定性好，耐油及電氣性能優(yōu)越。