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高分子材料性能与组成、结构的关系

时间:2009-04-09来源:高分子材料网 作者:gaofenzi 点击:次
一、概述 1、高分子材料及其分类： 相对分子量超过10000的化合物称之高分子，又称高聚物或聚合物。高分子材料可分天然高分子（如淀粉、纤维素、蚕丝、羊毛等）和合成高分子，通
　　
三、聚丙烯性能与结构关系
    工业上的聚丙烯（PP）有均聚物和共聚物两大类型。
1、PP均聚物：
    通常所用的PP都是PP均聚物。它是丙烯为原料在齐勒格——纳塔催化剂作用下，通过阴离子定向聚合而成。市场上销售的有粉状和粒状两种类型产品，后者是通过二次造粒制得的。
    与PE相比PP最大区别是C链上含有甲基，甲基的存在使分子链间距增大，密度减小，PP在所有树脂密度最小（0.90～0.91 g/cm3）。聚丙烯C链的甲基还能使叔C原子活化，使PP不稳定，在空气、氧或加热情况下容易分解；所以PP在加工中应加入一定量稳定剂（粒状PP内已含有稳定剂）。PP C链上的甲基在空间取向不同，PP可分等规PP、间规PP和无规PP三种：
    等规PP和间规PP C链上的甲基在空间取向是规整有序的，或取向一致，或间隔取向。而无规PP C链上的甲基在空间取向无规律性，随意排布。也正由于这个结构上的微少差异，使其性能差别很大，等规PP和间规PP具有很好的力学性能（市场所售PP为等 规PP），而无规PP呈蜡状物，基本上无力学性能。
    等规PP与PE在力学性能上最大区别是具有强的力的异向性。PP沿着C链方向拉伸，即纵向拉伸强度非常好，而沿着垂直C链方向拉伸则强度很弱。其原因同样 是甲基的存在，而且是规整的排列，使PP分子链无法靠近，分子链之间是靠范德华力相连接，而范德华力与分子间距离成反比。所以PP分子链间的范德华力远远 小于PE。
    从上述讨论，可以看出，PP的几乎所有性能都与甲基和甲基的空间排布方式有关，PP与PE性能上的差异完全由甲基的存在决定。
2、PP共聚物
    PP共聚物主要是丙烯与乙烯共聚物。除前面介绍的mPE外，丙烯与乙烯共聚物主要有以下几种。
（1）乙—丙橡胶
    PP共聚物的性能与组成具有密切关系，当共聚物中丙烯含量为5～10%时，与PE相比，除韧性提高外，其它性能基本于PE相同。当丙烯含量为40～70% 时，则完全成为一种无定形的橡胶状弹性体，称之为乙—丙橡胶。主要用作其它树脂改性剂，可提高材料的韧性和抗冲击强度。当丙烯含量大于80%时，则性能趋 向PP，但比PP性能好。
（2）PP无规共聚物：
    PP无规共聚物中，乙烯含量一般不超过20%。所谓无规是指乙烯单体在无规共聚物分子链中呈无规则排列，乙烯可起到阻止共聚物结晶作用，使结晶度降低，玻 璃化温度降低，但透明性、柔软性和光泽度提高。PP无规共聚物主要用来制作耐寒性薄膜、低温热封性包装膜和透明性中空制品。
（3）PP嵌段共聚物
    PP嵌段共聚物的分子链中乙烯和丙烯组分呈嵌段式排布。嵌段共聚物中乙烯含量为5～20%。与PP无规共聚物相比，软化温度降低很小，而脆化温度却提高很 大。PP嵌段共聚物与PP等规均聚物相比，在刚性基本保持不变的情况下，耐低温性、韧性和抗冲击性却得到较大提高。
    PP嵌段共聚物与HDPE相比，耐热性、抗应力开裂性、抗儒变性和表面硬度都获得提高，而收缩率降低。PP嵌段共聚物主要用于耐冲击的聚丙烯制品，如啤酒瓶等各种容器，管材、洗衣机内缸等家电制品。
    从上述PP共聚物的讨论中，可以进一步证明，高分子材料的性能与其结构有着密切关系。

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