聚丙烯是由丙烯单体(化学式为CH2=CH-CH3)通过共价键连接而成的聚合物,其分子链上的丙烯单体通过碳-碳单键连接,形成线性链状结构。根据侧链甲基的空间排列方式不同,可分为等规、间规和无规三种形式(图2)。等规聚丙烯侧甲基在主链平面的同一侧[1] ,结构规整,因此结晶度高,熔点较高,硬度和刚度大,力学性能优良。无规聚丙烯侧甲基完全无序分布在主链两侧[1] ,为不定形材料,强度很低,单独使用价值不大,不能用于塑料,但作为填充母料的载体效果很好,常用于改性载体。间规聚丙烯侧甲基有规则地交替分布在主链两侧[1] ,性能介于前两者之间,是低结晶聚合物,用茂金属催化剂生产,属于高弹性热塑材料,具有透明、韧性和柔性,其刚度、硬度只为等规聚丙烯的一半,但冲击性能较好,可以像乙丙橡胶那样硫化,得到的弹性体力学性能超过普通橡胶[22] 。一般生产的聚丙烯树脂中,等规结构的含量为95%,其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。
图2、聚丙烯的等规、间规和无规结构
1. 无色、无臭、无味、无毒,是常用树脂中最轻的一种;
2. 优异的力学性能,包括拉伸强度、压缩强度和硬度,突出的刚性和耐弯曲疲劳性能,由PP制作的活动铰链可承受7×107次以上的折叠弯曲而不破坏,但温度对冲击强度的影响很大,室温以上冲击强度较高,低温时耐冲击性差。PP的拉伸强度一般21-39兆帕;弯曲强度42-56兆帕,压缩强度39-56兆帕,断裂伸长率200%~400%,缺口冲击强度2.2-5 kJ/m2,低温缺口冲击强度1-2 kJ/m2。洛氏硬度R95~105。其力学性能与相对分子质量、结晶尺寸和结晶度有关。相对分子质量低、结晶度高、球晶尺寸大时,制品的刚性大而韧性低[1] [11] ;
3. 耐热性良好,可在100 ℃以上使用,轻载下可达120 ℃,无载条件下最高连续使用温度可达120 ℃,短期使用温度150 ℃。耐沸水、耐蒸汽性良好,特别适于制备医用高压消毒制品。其线膨胀系数为5.8 ~ 10.2×10-5 K-1,热导率约0.15 ~ 0.24 W/(m·K),小于聚乙烯的热导率,是良好的绝热保温材料[1] [11] ;