polipropilena

Bahan mentah polipropilena: bahan polimer dengan ciri, pengeluaran, dan aplikasi yang pelbagai

Polipropilena (PP) ialah resin termoplastik yang dibuat dengan mempolimerkan monomer propilena. Sebagai salah satu daripada lima plastik universal, ia telah menjadi bahan polimer yang sangat diperlukan dalam industri moden dan kehidupan seharian sejak pengeluaran perindustriannya pada tahun 1950-an kerana prestasi komprehensif yang sangat baik, sumber bahan mentah yang banyak dan kos yang rendah. Daripada pembungkusan makanan kepada komponen automotif, daripada peranti perubatan kepada bahan binaan, polipropilena ada di mana-mana, dan perkembangannya telah menyaksikan kemajuan teknologi dan inovasi industri bahan polimer.

1、 Struktur Molekul dan Ciri-ciri Asas Polipropilena

Struktur molekul polipropilena adalah faktor teras yang menentukan sifatnya. Dari perspektif struktur kimia, polipropilena ialah rantai polimer linear yang dibentuk oleh pempolimeran penambahan monomer propilena (CH ₂=CH-CH ∝), dengan unit berulang ialah - CH ₂ - CH (CH ∝) -. Mengikut susunan ruang kumpulan metil (- CH3) dalam rantai molekul, polipropilena boleh dibahagikan kepada tiga stereoisomer: polipropilena isotaktik, polipropilena sindiotatik, dan polipropilena rawak. Antaranya, polipropilena isotaktik telah menjadi produk arus perdana dalam pengeluaran perindustrian kerana prestasinya yang cemerlang.

Dalam rantaian molekul polipropilena isotaktik, kumpulan metil disusun dengan kemas pada sisi yang sama rantai utama, membentuk struktur kristal yang sangat teratur, yang memberikannya satu siri sifat yang sangat baik. Pertama, polipropilena mempunyai takat lebur yang tinggi, biasanya antara 160-170 ℃, yang jauh lebih tinggi daripada polietilena (PE). Oleh itu, ia boleh mengekalkan kestabilan struktur pada suhu yang lebih tinggi dan sesuai untuk membuat produk tahan haba seperti pinggan mangkuk gelombang mikro dan paip air panas. Kedua, ketumpatan polipropilena agak rendah, kira-kira 0.90-0.91g/cm ³, menjadikannya salah satu jenis ketumpatan terendah di kalangan plastik sedia ada. Ini menjadikan produk yang dibuat daripadanya ringan, mengurangkan kos pengangkutan dan penggunaan bahan.

Dari segi sifat mekanikal, polipropilena mempunyai ketegaran dan kekuatan yang baik, dengan kekuatan tegangan 20-40MPa, kekuatan lenturan sederhana dan kekuatan hentaman, yang boleh memenuhi keperluan kebanyakan komponen struktur. Sementara itu, polipropilena mempunyai kestabilan kimia yang sangat baik dan rintangan kakisan yang baik terhadap bahan kimia seperti asid, bes, dan garam. Ia tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik dan hanya boleh terhakis oleh oksidan kuat pada suhu tinggi. Oleh itu, ia sesuai untuk membuat produk tahan kakisan seperti saluran paip kimia dan tangki simpanan.

Polipropilena juga mempunyai prestasi pemprosesan yang sangat baik, dengan pelbagai kadar aliran cair, dan boleh dihasilkan ke dalam bentuk produk yang berbeza melalui pelbagai teknik pemprosesan seperti pengacuan suntikan, penyemperitan, pengacuan tamparan dan lukisan wayar. Semasa pemprosesan, polipropilena mempunyai kecairan yang baik dan kitaran pengacuan pendek, yang boleh meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan kos pemprosesan. Di samping itu, polipropilena mempunyai prestasi penebat elektrik yang baik dan rintangan cuaca. Selepas pengubahsuaian yang betul, ia juga boleh mempunyai rintangan UV, rintangan penuaan dan ciri-ciri lain, seterusnya mengembangkan julat aplikasinya.

2、 Proses pengeluaran dan sumber bahan mentah polipropilena

Pengeluaran industri polipropilena terutamanya menggunakan propilena sebagai bahan mentah, dan proses pengeluarannya telah melalui lebih daripada setengah abad pembangunan, membentuk pelbagai laluan teknikal matang. Intinya adalah untuk memulakan tindak balas pempolimeran monomer propilena melalui pemangkin.

Sumber utama bahan mentah propilena ialah penapisan petroleum dan pemprosesan gas asli. Dalam penapisan petroleum, sejumlah besar propilena boleh dihasilkan melalui keretakan naphtha; Dalam pemprosesan gas asli, penyahhidrogenan etana dan propana juga boleh menghasilkan propilena. Dengan peningkatan kesedaran tentang perlindungan alam sekitar, penyelidikan dan pembangunan propilena berasaskan bio telah menjadi trend baharu. Bahan mentah propilena boleh diperbaharui boleh dihasilkan melalui teknologi seperti penapaian biojisim, memberikan kemungkinan untuk pengeluaran hijau polipropilena.

Proses pempolimeran polipropilena terutamanya dibahagikan kepada empat jenis: pempolimeran larutan, pempolimeran pukal, pempolimeran ampaian, dan pempolimeran fasa gas. Antaranya, proses pempolimeran fasa gas dan proses pempolimeran gabungan fasa gas pukal telah menjadi teknologi arus perdana kerana prosesnya yang mudah, penggunaan tenaga yang rendah, dan keramahan alam sekitar yang baik.

Proses pempolimeran fasa gas ialah tindak balas pempolimeran yang dijalankan dalam reaktor fasa gas menggunakan gas propilena sebagai monomer di bawah tindakan mangkin. Proses ini tidak memerlukan pelarut, ketulenan produk adalah tinggi, dan langkah pemisahan seterusnya adalah mudah, yang dapat mengurangkan penggunaan tenaga dan pencemaran dengan ketara. Pemangkin biasa termasuk pemangkin Ziegler Natta, pemangkin metalosen dan pemangkin bukan metalosen. Pemangkin Ziegler Natta ialah pemangkin polipropilena perindustrian terawal, dengan kos rendah dan keupayaan untuk menghasilkan polipropilena dengan isotropi tinggi; Pemangkin metalosen mempunyai aktiviti yang lebih tinggi dan boleh mengawal struktur molekul polipropilena dengan tepat, menghasilkan produk dengan prestasi yang lebih seragam, seperti ketelusan tinggi dan polipropilena keliatan tinggi; Pemangkin bukan metalosen mempunyai kelebihan dalam peraturan prestasi khusus, seterusnya mengembangkan julat prestasi polipropilena.

Proses pempolimeran pukal melibatkan pempolimeran monomer propilena dalam keadaan cair, dengan sistem tindak balas kelikatan tinggi yang memerlukan kawalan ketat suhu dan tekanan tindak balas. Proses gabungan fasa gas ontologi menggabungkan kelebihan pempolimeran ontologi dan pempolimeran fasa gas. Ia mula-mula menjalani pempolimeran awal dalam reaktor ontologi, dan kemudian meneruskan tindak balas dalam reaktor fasa gas. Ia boleh melaraskan pengagihan berat molekul dan komposisi kopolimer polipropilena secara fleksibel, menghasilkan produk yang pelbagai.

Selepas tindak balas pempolimeran selesai, serbuk polipropilena yang diperolehi perlu melalui proses granulasi, menambah penstabil, antioksidan, pelincir dan bahan tambahan lain, dan diproses menjadi produk berbutir melalui granulator penyemperitan untuk memudahkan penyimpanan, pengangkutan dan pemprosesan dan penggunaan seterusnya. Penambahan bahan tambahan boleh meningkatkan prestasi pemprosesan, kestabilan haba, dan rintangan cuaca polipropilena, dan memanjangkan hayat perkhidmatan produk.

3、 Teknologi Pengelasan dan Pengubahsuaian Polipropilena

Terdapat pelbagai kaedah pengelasan untuk polipropilena, yang boleh dibahagikan kepada polipropilena homopolimer (PP-H), polipropilena kopolimer blok (PP-B), dan polipropilena kopolimer rawak (PP-R) mengikut kaedah pempolimeran; Mengikut aplikasinya, polipropilena boleh dibahagikan kepada gred am, gred kejuruteraan, gred filem, gred gentian, dll. Jenis polipropilena yang berbeza mempunyai sifat yang berbeza dan sesuai untuk senario yang berbeza.

Polipropilena homopolimer dipolimerkan daripada monomer propilena sahaja, dengan kehabluran tinggi, ketegaran yang baik, kekuatan tinggi, tetapi keliatan yang lemah, dan terdedah kepada kerapuhan pada suhu rendah. Ia digunakan terutamanya dalam pengeluaran produk acuan suntikan, seperti pasu plastik, baldi, mainan, dan lain-lain. Polipropilena kopolimer blok dibentuk oleh pempolimeran propilena dan sejumlah kecil etilena untuk membentuk struktur blok. Pengenalan etilena meningkatkan fleksibiliti rantai molekul, meningkatkan keliatan impak polipropilena dengan ketara, terutamanya prestasi impak suhu rendahnya. Ia sesuai untuk membuat produk dengan keperluan keliatan tinggi seperti bampar kereta dan cengkerang perkakas rumah. Polipropilena kopolimerisasi rawak dibentuk oleh kopolimerisasi rawak propilena dan etilena, dengan unit etilena diagihkan secara rawak dalam rantai molekul, mengurangkan kehabluran dan memberikan polipropilena ketelusan dan fleksibiliti yang baik. Ia biasanya digunakan dalam pengeluaran filem pembungkusan makanan, peranti perubatan, paip, dll.

Untuk mengembangkan lagi sifat polipropilena, teknologi pengubahsuaian telah menjadi cara utama. Kaedah pengubahsuaian biasa termasuk pengubahsuaian pengisian, pengubahsuaian tetulang, pengubahsuaian mengeras, pengubahsuaian kalis api, pengubahsuaian ketelusan, dsb.

Pengubahsuaian pengisian dicapai dengan menambahkan pengisi bukan organik seperti kalsium karbonat, serbuk talk, dan serbuk mika untuk mengurangkan kos sambil meningkatkan ketegaran, rintangan haba dan kestabilan dimensi polipropilena. Sebagai contoh, polipropilena dengan serbuk talkum tambahan boleh digunakan untuk membuat panel instrumen automotif, yang mempunyai rintangan haba yang baik dan rintangan pengecutan. Pengubahsuaian dipertingkat menggunakan bahan seperti gentian kaca dan gentian karbon untuk meningkatkan sifat mekanikal polipropilena dengan ketara, seperti kekuatan tegangan, kekuatan lenturan dan kekuatan hentaman. Polipropilena dipertingkat yang diubah suai boleh menggantikan beberapa plastik kejuruteraan dan digunakan untuk komponen enjin automotif, sarung elektronik dan elektrik, dsb.

Pengubahsuaian mengeras meningkatkan keliatan polipropilena, terutamanya pada suhu rendah, dengan menambah elastomer seperti getah etilena propilena dan POE. Zarah elastik membentuk fasa tersebar dalam matriks polipropilena, yang boleh menyerap tenaga hentaman, menghalang perambatan retak, dan mengekalkan keliatan baik polipropilena diubah suai pada suhu rendah, menjadikannya sesuai untuk produk luar di kawasan sejuk. Pengubahsuaian kalis api dicapai dengan menambah kalis api (seperti kalis api berasaskan bromin dan fosforus) atau menggunakan teknologi kopolimerisasi kalis api untuk memberikan polipropilena dengan sifat kalis api, memenuhi keperluan pencegahan kebakaran dalam bidang seperti elektronik dan pembinaan.

Pengubahsuaian telus bertujuan untuk menangani ketelusan yang lemah bagi polipropilena biasa dengan menambahkan agen nukleus (seperti agen nukleus sorbitol) untuk menapis zarah kristal, mengurangkan penyebaran cahaya, dan meningkatkan ketelusan dan kekilatan polipropilena. Polipropilena lutsinar digunakan secara meluas dalam bidang seperti pembungkusan makanan dan peranti perubatan.

4、 Kawasan aplikasi polipropilena

Polipropilena, dengan prestasi komprehensif yang cemerlang dan produk diubah suai yang pelbagai, telah digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang seperti pembungkusan, kereta, peralatan rumah, penjagaan perubatan, pertanian, dan pembinaan, menjadi bahan yang sangat diperlukan dalam masyarakat moden.

Dalam bidang pembungkusan, polipropilena adalah salah satu bahan pembungkusan yang paling penting. Polipropilena gred filem boleh dibuat menjadi filem tiupan, filem tuang, dengan ketelusan yang baik, rintangan kelembapan, dan kekuatan mekanikal, digunakan untuk pembungkusan makanan (seperti beg makanan ringan, beg penyimpanan segar), pembungkusan keperluan harian, dll; Filem polipropilena (BOPP) berorientasikan dwipaksi mempunyai kekuatan tinggi dan berkilat yang baik, dan boleh digunakan untuk pembungkusan mewah dan substrat filem komposit. Polipropilena gred suntikan digunakan untuk membuat kotak perolehan makanan, penutup botol minuman, botol pembungkus kosmetik, dll. Rintangan kimia dan kebersihannya memenuhi piawaian untuk bahan sentuhan makanan.

Industri automotif ialah bidang aplikasi penting untuk polipropilena, dan dengan kemajuan trend ke arah pemberat ringan dalam kereta, jumlah polipropilena yang digunakan dalam kereta terus meningkat. Polipropilena kopolimer blok digunakan dalam pengeluaran bampar automotif, panel instrumen, panel pintu, dan komponen lain kerana keliatan yang baik dan rintangan hentaman; Polipropilena bertetulang boleh menggantikan bahan logam dalam pengeluaran hud enjin, komponen casis, dll., mengurangkan berat kereta dan penggunaan bahan api. Penggunaan polipropilena dalam kereta bukan sahaja mengurangkan kos pengeluaran, tetapi juga meningkatkan keselamatan dan keselesaan kereta.

Dalam bidang peralatan rumah, polipropilena biasanya digunakan untuk membuat komponen seperti pelapik mesin basuh, laci peti sejuk, dan sarung penghawa dingin. Rintangan kakisan yang sangat baik, rintangan haba, dan kestabilan dimensi boleh memenuhi keperluan jangka panjang perkakas rumah; Polipropilena yang diubah suai juga boleh mempunyai sifat kalis api, anti-statik dan lain-lain, memastikan keselamatan penggunaan perkakas rumah.

Bidang perubatan mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk kebersihan dan keselamatan bahan. Polipropilena kopolimer rawak telah menjadi bahan yang ideal untuk peranti perubatan kerana ketelusannya yang baik, ketahanan terhadap pembasmian kuman wap, dan kestabilan kimia yang sangat baik. Ia boleh digunakan untuk membuat picagari, set infusi, sarung peranti perubatan, dsb. Produk polipropilena boleh disterilkan dengan wap suhu tinggi, digunakan semula dan mengurangkan kos perubatan.

Dalam bidang pertanian, polipropilena juga digunakan secara meluas. Filem polipropilena boleh dijadikan filem rumah hijau pertanian dan filem plastik, dengan sifat ketelusan dan penebat yang baik, yang boleh menggalakkan pertumbuhan tanaman; Gentian polipropilena boleh digunakan untuk membuat jaring ikan, jaring pelindung matahari, beg pembungkusan tanaman, dll. Ketahanan cuaca dan kekuatannya memenuhi keperluan pengeluaran pertanian.

Di samping itu, polipropilena digunakan dalam industri pembinaan untuk menghasilkan paip, kepingan, membran kalis air, dll; Dalam industri tekstil, gentian polipropilena (PP) boleh digunakan untuk membuat pakaian, permaidani, kain penapis, dan lain-lain. Ia mempunyai kelebihan ringan, tahan haus, dan mudah dicuci.

5、 Perlindungan Alam Sekitar dan Trend Pembangunan Polipropilena

Sebagai bahan polimer, keramahan alam sekitar polipropilena sentiasa menjadi tumpuan perhatian industri. Berbanding dengan plastik lain, polipropilena mempunyai banyak kelebihan alam sekitar: dalam proses pengeluaran, penggunaan tenaga agak rendah, dan pelepasan karbon lebih rendah daripada plastik seperti polietilena dan polivinil klorida; Produk polipropilena adalah ringan dan boleh mengurangkan penggunaan tenaga dan pelepasan karbon semasa pengangkutan; Paling penting, polipropilena mempunyai kebolehkitar semula yang baik dan boleh dikitar semula melalui teknologi seperti kitar semula fizikal dan kimia.

Kitar semula fizikal pada masa ini merupakan kaedah utama kitar semula polipropilena, yang melibatkan pengasingan, pembersihan, penghancuran, pencairan dan pembutiran sisa produk polipropilena sebelum menggunakannya semula untuk menghasilkan produk dengan keperluan prestasi yang lebih rendah, seperti palet plastik, tong sampah, dsb. Kitar semula bahan kimia menggunakan teknologi seperti pirolisis dan hidrolisis untuk menguraikan semula polipropilena, sebagai bahan mentah yang boleh dipropilena menjadi sebatian semula. monomer atau bahan kimia lain, mencapai peredaran gelung tertutup. Dengan kemajuan teknologi kitar semula, prestasi polipropilena kitar semula terus bertambah baik dan boleh digunakan dalam bidang permintaan tinggi seperti pembungkusan makanan.

Penyelidikan dan perindustrian polipropilena berasaskan bio merupakan hala tuju penting untuk pembangunan hijau polipropilena. Polipropilena berasaskan bio yang dihasilkan daripada sumber biojisim boleh mengurangkan pelepasan karbon dan mengurangkan pergantungan kepada sumber fosil sepanjang kitaran hayatnya. Pada masa ini, beberapa perusahaan telah mencapai pengeluaran industri polipropilena berasaskan bio, yang prestasinya setanding dengan polipropilena tradisional, menyediakan laluan baharu untuk pembangunan mampan polipropilena.

Pada masa hadapan, pembangunan polipropilena akan membentangkan trend berikut: pertama, prestasi tinggi, melalui peraturan tepat struktur molekul dan teknologi pengubahsuaian lanjutan, polipropilena dengan kekuatan yang lebih tinggi, keliatan, dan rintangan haba akan dibangunkan, mengembangkan aplikasinya dalam bidang kejuruteraan; Yang kedua ialah kefungsian, membangunkan polipropilena dengan fungsi khas seperti polipropilena antibakteria, konduktif, pengalir haba, dan penyembuhan diri untuk memenuhi keperluan bidang yang baru muncul; Yang ketiga ialah penghijauan, menggalakkan peningkatan teknologi penggantian bahan mentah berasaskan bio dan kitar semula, dan membina sistem pekeliling "penggunaan pengeluaran penjanaan semula kitar semula"; Keempat ialah kecerdasan, digabungkan dengan teknologi pembuatan termaju seperti percetakan 3D, untuk mencapai penyesuaian peribadi dan pengeluaran produk polipropilena yang cekap.

Polipropilena, sebagai bahan polimer berprestasi tinggi dan digunakan secara meluas, memainkan peranan penting dalam menggalakkan pembangunan perindustrian dan meningkatkan kualiti hidup. Dengan kemajuan teknologi yang berterusan, polipropilena akan terus berkembang ke arah arah yang lebih mesra alam, berprestasi tinggi dan berfungsi sambil mengekalkan kelebihan tradisionalnya, menyumbang kepada pembangunan mampan dan pencapaian matlamat "dual carbon".