丙烯(PP),英文名:Polypropylene,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。俗称“百折胶”,为五大通用塑料之一,无毒、无臭、无味的乳白色蜡状物固体颗粒。
聚丙烯,按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotacticpolypropylene)、无规聚丙烯(atacticpolypropylene)和间规聚丙烯(syndiotacticpolypropylene)三种。
性 能
PP的分子结构与聚乙烯相似,但是碳链上相间的碳原子带有一个甲基(–CH3)。
结构特点决定了其以下特性:
聚丙烯PP的结晶度高,结构规整,密度0.90g/cm3,具有优良的力学性能。但在室温和低温下,由于本身的分子结构规整度高,所以耐冲击强度较差。
聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性。
PP具有良好的耐热性,制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌,在不受外力的条件下,150℃也不变形。脆化温度为-35℃,在低于-35℃会发生脆化,耐寒性不如聚乙烯。
PP的化学稳定性很好,除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外,对其它各种化学试剂都比较稳定;但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀,同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高,所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件,防腐蚀效果良好。
PP的高频绝缘性能优良,由于它几乎不吸水,故绝缘性能不受湿度的影响。它有较高的介电系数,且随温度的上升,可以用来制作受热的电气绝缘制品。它的击穿电压也很高,适合用作电气配件等。抗电压、耐电弧性好,但静电度高,与铜接触易老化。
PP对紫外线很敏感,加入氧化锌、硫代二丙酸二月桂酯、碳黑或类似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。
加工工艺(以注塑工艺为例)聚丙烯的成型加工性好,成型的方法很多,如注塑、吹塑、挤出、真空热成型、涂覆、旋转成型、熔接、机加工、电镀和发泡等,并可在金属表面喷涂。
(以下以注塑工艺为例)
成型特性
1)、成型收缩率:1.0-2.5%; 成型温度:160-220℃;
2)、结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解;
3)、流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔,凹痕,变形;
4)、冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形;
5)、塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。
工艺流程
1、塑料的处理
纯PP是半透明的象牙白色,可以染成各种颜色。PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。若有加强混炼作用的独立塑化元件,也可以用色粉染色。户外使用的制品,一般使用UV稳定剂和碳黑填充。再生料的使用比例不要超过15%,否则会引起强度下降和分解变色。PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。
2、注塑机选用
对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性。需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m2来确定,注射量20%~85%即可。
3、模具及浇口设计
模具温度50-90℃,对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5℃以上,流道直径4-7mm,针形浇口长度1-1.5mm,直径可小至0.7mm。
边形浇口长度越短越好,约为0.7mm,深度为壁厚的一半,宽度为壁厚的两倍,并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性,排气孔深0.025mm-0.038mm,厚1.5mm,要避免收缩痕,就要用大而圆的注口及圆形流道,加强筋的厚度要小(例如是壁厚的50-60%)。均聚PP制造的产品,厚度不能超过3mm,否则会有气泡(厚壁制品只能用共聚PP)。
4、熔胶温度
PP的熔点为160-175℃,分解温度为350℃,但在注射加工时温度设定不能超过275℃。熔融段温度最好在240℃。
5、注射速度
为减少内应力及变形,应选择高速注射,但有些等级的PP和模具不适用。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹,则要用低速注射和较高模温。
6、熔胶背压
可用5bar熔胶背压,色粉料的背压可适当调高。
7、注射及保压
采用较高注射压力(1500~1800bar)和保压压力(约为注射压力的80%)。大概在全行程的95%时转保压,用较长的保压时间。
8、制品的后处理
为防止后结晶产生的收缩变形,制品一般需经热水浸泡处理。
应 用PP是我国第二大消费合成树脂。
它的产业链比较长:在产业链上游,聚丙烯的市场主要是石化产品;中游、产业链下游覆盖面非常广。在汽车工业、家用电器、电子、医疗、包装及建材家具等方面具有广泛的应用。
医 用 PP医用PP可经受高压蒸汽灭菌、具有良好的力学性能和化学稳定性及生理降性。主要用于制造医用导管、输液容器、平板式人工肾的夹板、包装材料、注射器等薄膜经表面活性剂处理。
薄膜经表面活性剂处理,成为亲水性微孔膜,可制人工肺。纤维用作鼓泡式氧合器的血液消泡过滤网、腹壁修补片、手术缝线等。
所有医用产品在使用前都需要进行消毒灭菌。传统的环氧乙烷消毒法存在污染大气和在医疗器械上残留物对人体有害的缺陷。同环氧乙烷消毒法相比,辐射消毒法具有消毒彻底、无残留等优点。因此,近年来辐射消毒法正逐步取代环氧乙烷消毒法。
然而普通医用PP输注器械的辐射稳定性差,辐射消毒后PP输注器械的物理和机械性能变劣,颜色变黄,而且随着储存时间的增加,老化现象加重,以致于丧失使用性能。
目前国内外耐辐照PP的制备方法主要有共混法和接枝法两种,现状是在PP中添加各种稳定剂来达到使其耐辐照的目的,这种方法的缺点是稳定剂分散不均匀,而且一段时间后稳定剂会从聚合物中析出,稳定效果不好;采用将稳定剂接枝到PP上制备耐辐照PP的研究还很少,而且需要通过两步,才能制备出耐辐照PP,加工工艺复杂,成本高,需要对其进行改进和提高。