1.1 聚丙烯簡介
1.1.1 基本性質(zhì)
聚丙烯(Polypropylene，簡稱PP)是五大通用合成樹脂(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯和ABS樹脂)之一[1]，聚丙烯是一種半結(jié)晶型的熱塑性樹脂，表觀為無毒、無味的乳白色粒狀產(chǎn)品。其相對密度為0.90-0.91g/cm3，熔點為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。工業(yè)生產(chǎn)中常采用添加助劑、共混、共聚等方式加以改進。PP不溶于水也不吸水，可在水中煮沸，在130℃下消毒，易加工成型，適于制作一般機械零件，耐腐蝕零件和絕緣零件。
1.1.2 分子結(jié)構(gòu)
PP每隔一個碳原子就有一個甲基，起到了硬化主鏈的作用。鑒于催化劑和聚合工藝的不同，PP大分子鏈上側(cè)甲基(-CH3)在立體空間中不同的排列方式，有三種不同立體構(gòu)型的PP存在，即等規(guī)PP(i-PP)、間規(guī)PP(s-PP)和無規(guī)PP(a-PP)。側(cè)甲基的位阻效應，使PP分子鏈以三個單體單元為一個螺旋周期的螺旋形結(jié)構(gòu)，其空間排列方式的不同，造就了PP不同的性能。
1.1.3 性能特點
近年來，聚丙烯生產(chǎn)、用量高速增長并得到廣泛應用得益于以下性能[2-3]： (1)較高的剛性和較低的密度(0.90―0.91),高拉伸強度(特別是在拉身后)，優(yōu)良的透明性、耐應力開裂性、耐化學性，較高的耐熱性，熔點達到164度，可以在100-120度以下長期使用，電絕緣性良好，耐折疊性好。
(2)聚丙烯經(jīng)過填充和增強后，其機械性能在許多應用領(lǐng)域足以與成本更高的工程塑料競爭。
(3)具有良好的注塑加工性。
(4)可以被拉伸和定向，從而可生產(chǎn)纖維和拉伸薄膜。
1.1.4 產(chǎn)品用途
PP原料通過處理制成產(chǎn)品的用途主要有[4-7]：
(1)注射成型制品：作為PP大的應用領(lǐng)域，制品有周轉(zhuǎn)箱、容器、手提箱、汽車部件、家用電器部件、醫(yī)療器械、機械部件、日用消費品和家具等。
(2)擠出制品：可制成PP纖維，也可制成PP薄膜，其中雙向拉伸薄膜的強度和透明度大幅度得到提高，是重要的包裝高分子材料。
(3)拉絲制品：PP可紡絲制成纖維，如丙綸。丙綸是低吸水性，高耐腐蝕性的纖維，可用于服裝制作，特別適合織造地毯。
(4)熱成型制品：PP薄片經(jīng)熱成型加工可制成薄壁制品，如一次性使用的食品容器等。
(5)吹塑制品：PP制品廣泛應用于食品包裝和玩具工業(yè)，如酸乳和熱灌裝飲料瓶等。
另外，通過特殊的催化方法(茂金屬催化技術(shù))還可以制成分別帶有全同和無規(guī)鏈段的嵌段PP，這種PP的性質(zhì)和橡膠類似。
1.1.5 聚丙烯工業(yè)的發(fā)展
聚丙烯是四大塑料之一,國民經(jīng)濟發(fā)展對其需求與日俱增，聚丙烯(PP)具有價廉、質(zhì)輕、加工性能好等優(yōu)點，在日常生活、工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、國防等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，成為一種發(fā)展快的通用塑料，聚丙烯工業(yè)的發(fā)展是與烯烴聚合催化劑的發(fā)展密切相關(guān)的，正是由于催化劑制備技術(shù)和聚合工藝的不斷進步，才使聚丙烯工業(yè)得到了快速的發(fā)展[8]。
聚丙烯PP是一種通用的熱塑性塑料，從組成上可以分為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯兩大類;從結(jié)構(gòu)上可分為等規(guī)聚丙烯(IPP)、間規(guī)聚丙烯(SPP)和無規(guī)聚丙烯(APP) 三種。聚丙烯是合成樹脂中發(fā)展快的一個品種，隨著丙烯聚合及催化劑技術(shù)的快速發(fā)展，聚丙烯已成為一種十分重要的合成材料。
近年來聚丙烯(PP)工業(yè)持續(xù)強勁增長。據(jù)美國CMAI公司統(tǒng)計，2005年P(guān)P生產(chǎn)能力達到4283萬噸，同比增長1.8% ， 2010年達到6100萬噸。PP已成為合成樹脂中發(fā)展快、品種開發(fā)活躍、應用范圍廣的品種之一 [9]。PP的強勁需求極大地促進了PP生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要集中在低成本、高效率的催化劑體系的研究與應用，高附加值、高性能新產(chǎn)品及專用料的開發(fā)以及各種新技術(shù)新工藝的不斷使用。
中國聚丙烯的工業(yè)生產(chǎn)始于20世紀70年代，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已經(jīng)基本上形成了溶劑法、液相本體-氣相法、間歇式液相本體法、氣相法等多種生產(chǎn)工藝并舉，大中小型生產(chǎn)規(guī)模共存的生產(chǎn)格局?，F(xiàn)在中國的大型聚丙烯生產(chǎn)裝置以引進技術(shù)為主，中型和小型聚丙烯生產(chǎn)裝置以國產(chǎn)化技術(shù)為主[10]。
目前，PP的生產(chǎn)工藝按聚合類型可以分為淤漿法、溶液法、本體法、氣相法、本體法-氣相法組合工藝五大類[11]：
(1)淤漿法工藝又稱漿液法或溶劑法工藝，在(如己烷)中完成聚合，是早工業(yè)化的PP生產(chǎn)技術(shù)，目前淤漿法PP的生產(chǎn)能力約占PP總生產(chǎn)能力的13%。
(2)溶液法工藝是早期用于生產(chǎn)結(jié)晶聚丙烯的Eastman公司獨有的技術(shù)，該方法工藝流程復雜，成本較高，聚合溫度高，加上由于采用特殊的高溫催化劑使產(chǎn)品應用范圍有限，目前已不再用于生產(chǎn)結(jié)晶聚丙烯。
(3)本體法工藝按聚合工藝流程可分為間歇式聚合工藝和連續(xù)式聚合工藝兩種，間歇本體法PP聚合技術(shù)是我國自行研制的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)能力約占全國總生產(chǎn)能力的24%。
(4)氣相法工藝主要有BP公司的Innovene工藝、Chisso工藝、聯(lián)碳公司的Unipol工藝、BASF公司的Novolen工藝以及住友化學公司的Sumitomo工藝等。氣相法工藝的快速增加正挑戰(zhàn)產(chǎn)能位的Spheripol本體法-氣相法組合工藝。
(5)本體法-氣相法組合工藝主要包括巴塞爾公司的Spheripol工藝、日本三井化學公司的Hypol工藝、北歐化工公司的Borstar工藝等。其中，Spheripol工藝自1982年首次工業(yè)化以來，是迄今為止成功、應用為廣泛的PP生產(chǎn)工藝。
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