聚丙烯簡稱PP,是一種無色、無臭、、半透明固體物質(zhì)。 [4] 聚丙烯是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂,為無色半透明的熱塑性輕質(zhì)通用塑料。具有耐化學(xué)性、耐熱性、電絕緣性、高強(qiáng)度機(jī)械性能和良好的高耐磨加工性能等,這使得聚丙烯自問世以來,便迅速在機(jī)械、汽車、電子電器、建筑、紡織、包裝、農(nóng)林漁業(yè)和食品工業(yè)等眾多領(lǐng)域得到廣泛的開發(fā)應(yīng)用。 [4] 近年來,隨著我國包裝、電子、汽車等工業(yè)的快速發(fā)展,地促進(jìn)了我國工業(yè)的發(fā)展。 [5] 而且因?yàn)槠渚哂锌伤苄?,聚丙烯材料正逐步替代木制產(chǎn)品,高強(qiáng)度韌性和高耐磨性能已逐步取代金屬的機(jī)械功能。 另外聚丙烯具有良好的接枝和復(fù)合功能,在混凝土、紡織、包裝和農(nóng)林漁業(yè)方面具有的應(yīng)用空間。
由于我國聚丙烯的供需差距較大,近年來,大多數(shù)新的大型煉油、乙烯聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目和煤烯烴項(xiàng)目都配備了聚丙烯裝置,因此,未來中國聚丙烯產(chǎn)能將大幅增加。同時(shí),還需要考慮那些小型的落后聚丙烯安裝技術(shù),尤其是間歇式小體法裝置將被逐步淘汰,估計(jì)等到2025年聚丙烯在我國的生產(chǎn)能力將達(dá)到更高的水平。隨著中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,對(duì)各種化工原料的需求不斷增加,導(dǎo)致了對(duì)聚丙烯的消耗量達(dá)到有史以來高水平,因此我國將成為世界上聚丙烯大消費(fèi)國家。2003年,我國聚丙烯的消耗量已經(jīng)達(dá)到532萬噸;2007年率先達(dá)到1000萬噸;2008年受金融危機(jī)影響,略降至1079萬噸;2018年,在基礎(chǔ)設(shè)施投資和國內(nèi)需求的推動(dòng)下,增長至1232萬噸。
聚丙烯樹脂是四大通用型熱塑性樹脂(聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)之一,以丙烯為原料,乙烯為共聚單體通過聚合反應(yīng)生產(chǎn)制得。
世界上用于生產(chǎn)聚丙烯的工藝方法按類別劃分主要有以下幾大類:溶劑法、溶液法,液相本體法(含液相氣相組合式)和氣相法。
采用液相本體法的典型代表是BASELL公司的Spherizone液相本體法工藝。Spherizone是一種氣相循環(huán)技術(shù),采用齊格勒-納塔催化劑,可生產(chǎn)出保持韌性和加工性能同時(shí)又具有高結(jié)晶度、剛性和更加均一的聚合體。它可在單一反應(yīng)器中制得高度均一的多單體樹脂或雙峰均聚物。Spherizone循環(huán)反應(yīng)有二個(gè)互通的區(qū)域,不同的區(qū)域起到由其它工藝的氣相和液相環(huán)管反應(yīng)器所起的作用。這兩個(gè)區(qū)域能產(chǎn)生具有不同相對(duì)分子質(zhì)量或單體組成分布的樹脂,擴(kuò)大了聚丙烯的性能范圍。 [10]
針對(duì)聚丙烯在低溫下的抗沖擊性能差、耐候性不佳、表面裝飾性差以及在電、磁、光、熱、燃燒等方面的功能性與實(shí)際需要的差距,對(duì)聚丙烯加以改性,成為當(dāng)前塑料加工發(fā)展為活躍的,取得成果為豐盛的領(lǐng)域。
PP(聚丙烯)樹脂分子呈非極性結(jié)晶型線型結(jié)構(gòu),表面活性低,無極性。存在表面印刷性不良;涂布粘接不良;與極性高聚物難以共混;與極性增強(qiáng)纖維、填料難以相容的缺點(diǎn)。接枝改性是向其大分子鏈上引入極性基團(tuán),實(shí)現(xiàn)改善PP的共混性、相容性和粘結(jié)性,達(dá)到克服難共混、難相容與難粘接的缺點(diǎn)。在引發(fā)劑作用下,熔融混煉時(shí)接技單體進(jìn)行接技反應(yīng),引發(fā)劑在加熱熔融受熱時(shí)分解產(chǎn)生活性游離基,當(dāng)活性游離基遇到不飽和羧酸單體時(shí),促使不飽和羧酸單體不穩(wěn)定鍵打開后與PP活性游離基反應(yīng)形成接技游離基,隨后通過分子鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而終止。PP常見的接枝改性方法有:熔融法、溶液法、固相法、懸浮法等。接枝改性后的PP分子鏈中氫原子被取代而呈現(xiàn)較強(qiáng)極性,這些極性基團(tuán)使得PP相容性增強(qiáng),耐熱性、機(jī)械性能大幅提升。