每种单体的竞聚率均小于1,产物中各种单体无规排列的自由基共聚反应。产生取代基在高分子主链上的排列不规则(即高分子链中不对称碳原子的构型不同,而且排列也不规则)聚合物容易发生无规共聚合反应。无规共聚合在自由基共聚中最为普遍。无规共聚所得的产物称为无规共聚物。
简介自由基型加成聚合反应一般多为无规共聚合反应。例如,苯乙烯和丙烯腈的共聚合。无规共聚所得的产物称为无规共聚物。由两种(或两种以上)单体单元无规则排列连接形成。两种单体单元序列长度分布各自均无规分布。为组成不均一的混合物。许多无规共聚物都具有很好的性能。如丙烯腈和苯乙烯共聚生成的丙烯腈-苯乙烯树脂耐热性和强度都较好。无规共聚聚丙烯便是利用无规共聚合得到的一种改性聚丙烯。
无规共聚聚丙烯(PP-R)是由丙烯和少量共聚单体,主要为乙烯,有时也用1-丁烯和1-己烯,在一定温度、压力和催化剂的作用下无规共聚得到的,结构上的特点使PP-R具有均聚聚丙烯(PP-H)或嵌段共聚聚丙烯(PP-B)所不具备的性能,成为一种新型的聚丙烯材料,广泛应用于要求透明性、低熔点和高温耐压的领域,主要用于服装和食品包装薄膜、家庭及食品储藏用透明容器、医疗器具、热封取向薄膜、耐压管材等1。
相关研究无规共聚聚丙烯结构与性能聚丙烯具有来源丰富、价格低廉、便于加工、力学性能好、密度小等优点,被广泛应用于诸多领域。据美国CMAI公司调查表明,2010年世界PP需求量占各主要热塑性塑料需求总量的比例为25 %。2000年以来,全球PP需求量年均成长率约为4.5 %,预计2011年PP需求量将达到5320万吨,2011年全球PP总产能将达到5990 t/a,聚丙烯日益成为一种不可替代的化工产品2。
无规共聚聚丙烯是一种非常重要的聚丙烯材料,因其具有均衡的力学性能及良好的综合性能,而成为了近年来通用聚烯烃材料研究的热点。无规共聚聚丙烯是由丙烯和少量共聚单体,如乙烯、1-丁烯和1-己烯,在一定的温度、压力和催化剂的作用下无规共聚得到的。结构上的特点使无规共聚聚丙烯具有均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯所不具备的优越性能,成为一种新型的聚丙烯材料,一经开发就受到人们的高度重视,广泛应用于要求高透明性、低熔点和高温耐压等性能的领域。
无规共聚聚丙烯一般含有质量分数为1 %~7 %的乙烯分子,在聚合物链上,乙烯分子无规则地插在丙烯分子中间。乙烯是以单分子和多分子两种形式进入主链的,当两者的比例差别很大时,将显著降低共聚物的结晶度。共聚聚丙烯中共聚单体无规则的分布在等规聚丙烯的分子链上,破坏了均聚聚丙烯链的规整性。在等规聚丙烯链上引入共聚单体其效果相当于在等规聚丙烯链上引入缺陷,这样使得无规共聚物的平均等规度和等规序列长度均下降;而且分子链的柔顺性增强,使其具有低于均聚聚丙烯的玻璃化转变温度、结晶度及熔点以及高于均聚聚丙烯的抗冲击性能;共聚单体的加入也降低了无规共聚物内的球晶尺寸,使其具有更高的透明性。
无规共聚聚丙烯的结晶性能还与共聚单体的含量和种类有关。共聚单体含量增加的时候,共聚聚丙烯熔点下降,其中二甲苯可溶物含量增加;与1-丁烯相比较,乙烯更加有效地改善了链结构,因此它对共聚聚丙烯熔点和二甲苯可溶物含量的影响就更加显著。不同类型的催化剂对无规共聚聚丙烯的结构和性能也会产生一定的影响。传统的Ziegler-Natta催化剂具有多活性中心,每个活性中心的性质不大相同,导致共聚单体在其上的竞聚率不同,从而使共聚单体在聚合物链上的分布不均匀,聚合物分子量分布也比较宽。而茂金属催化剂由于具有单一的活性中心,可以使共聚单体很好的分散,既有效地改善了链结构又减少了二甲苯可溶物的含量,但使用茂金属催化剂生产的无规共聚聚丙烯相对分子质量分布过窄,加工性能差等缺点也大大制约了其在无规共聚聚丙烯制备上的应用。
无规共聚聚丙烯的应用无规共聚聚丙烯与均聚聚丙烯相比,具有较高的抗冲击强度和透明性,以及较低的玻璃化转变温度、结晶度和熔点,因此无规共聚聚丙烯被广泛应用于透明薄膜及管材产品。
Bopp薄膜
Bopp薄膜是采用双向拉伸的方法生产的聚丙烯薄膜,在中国用于食品包装的Bopp薄膜需求量约占其市场总量的三分之二,Bopp薄膜还被用作烟草外包装膜、标签膜和录音带膜材和电容器用膜。随着我国消费水平的不断提高和后加工彩印复合、复膜、镀铅、涂布等行业的迅速发展,作为商品包装的主要基材之一的Bopp薄膜的市场需求量会日益增加。Bopp薄膜采用双向拉伸的生产工艺,改变了分子或链段的排列,薄膜的性能与非拉伸薄膜的性能相比有明显的提高。Bopp薄膜的拉伸强度、弹性模量比非拉伸薄膜高3~8°,薄膜的挺度好,冲击强度、耐寒性、耐热性以及对气体的阻隔性均有大幅度的提高。
流延膜
流延聚丙烯膜是通过将熔体流延骤冷生产的一种无拉伸、非取向的平挤薄膜。它具有质量轻、高透明性、良好的热封性、厚度均匀性、防潮、耐油性、耐较高温度等特点,应用于服装、针纺织品以及食品包装;同时也可用作高温蒸煮膜、复合膜内层热封材料和金属化基膜。流延膜与Bopp薄膜相比具有加工设备简单、成本低廉等优势。
热水用聚丙烯管材(PPR)
随着住房建筑业的发展,出现了对塑料热水管的大量需求,目前聚丙烯已经和交联聚乙烯、聚丁烯、氯化聚氯乙烯以及铝塑复合管一起成为用作热水管的重要材料之一。与其它合成树脂相比,聚丙烯综合性能极好,主要表现在相对密度小、表面光泽好、有较好的耐热性,机械性能较优,尤其突出的是良好的耐应力开裂性及耐化学性能,故而在新兴建筑管材,特别是热水输送管方面,获得了极大的发展。
而在用于热水管的聚丙烯材料中又以无规共聚聚丙烯(PPR)为最佳,其在一定的温度、压力下较均聚聚丙烯(PPH)和共聚聚丙烯(PPB)具有更长的失效时间,使用寿命更长。用乙烯或其它α-烯烃共聚生成的无规共聚聚丙烯的大分子链上具有较长的支链,较长的支链有利于阻止分子链被从晶体中拔出来,减缓了聚丙烯在长期负荷下的蠕变开裂,从而延长了它的使用寿命。
本词条内容贡献者为:
张静 - 副教授 - 西南大学无规共聚合
图文简介
每种单体的竞聚率均小于1,产物中各种单体无规排列的自由基共聚反应。产生取代基在高分子主链上的排列不规则(即高分子链中不对称碳原子的构型不同,而且排列也不规则)聚合物容易发生无规共聚合反应。无规共聚合在自由基共聚中最为普遍。无规共聚所得的产物称为无规共聚物。
- 来源: 科普中国科学百科
- 上传时间:2018-06-15
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