聚丙烯（PP）的结晶性能、力学性能、电性能、热性能等

PP是无毒、无味的白色蜡状物质，密度小（0.89～0.91g/cm3）​，最轻的塑料之一，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100 ℃左右使用。具有良好的电性能，高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化，适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱、有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。

（1）结晶性能
等规PP的晶体形态有α、β、γ、δ和拟六方晶态5种，其中以α和β晶型较为常见。在PP中最为常见和热稳定性最好的是α晶型PP，属单斜晶系。在130 ℃以上，或加入山梨醇类成核剂结晶时，主要生成α晶型PP，熔点为176 ℃，密度为0.936g/cm3。商品化PP中主要为α晶型。在特定的结晶条件下或在β晶型成核剂诱发下，能获得β晶型PP，属六方晶系。在190～230℃熔融后，急冷至100～120℃时，可得到β晶型PP。加入喹吖啶酮红颜料、庚二酸金属皂和某些芳基羧酸二酰胺及其衍生物等β晶型成核剂，可得到β晶型PP。β晶型PP的熔点为147 ℃，密度为0.922g/cm3。在压力为35 MPa时，出现α晶型向γ晶型的转变，在压力为500 MPa时，PP几乎全部转变为γ晶型。γ晶型属三斜晶系，γ晶型PP熔点约为150 ℃，密度为0.946g/cm3。δ晶型PP由间规PP生成，正交晶系，结晶密度0.936g/cm3，对其研究还很少。
拟六方晶型PP是一种特殊的晶体结构，它是一种准结晶状态，是一种热力学上不稳定的晶体结构。在淬火或冷拉时产生拟六方晶型PP，密度为0.88g/cm3。拟六方晶型PP保持原PP的机械强度，又具有无定形聚合物那样的透明性。PP各种晶型中，分子链的有序程度不同：γ晶型有序程度最高，其次为α和β晶型，拟六方晶型最低。结晶条件不同，形成球晶的尺寸和形态不同。结晶温度越高，球晶越大；结晶温度越低，球晶越小。图2-4所示为PP球晶的偏光显微镜（POM）照片。球晶尺寸不同，PP的力学、光学、热学等性能不同。球晶尺寸较小时，屈服应力、冲击强度高，透明性好。PP结晶速度与等规度和分子量密切相关：等规度越高，结晶速度越大，结晶度越高；分子量越大，结晶速度越小，结晶度越低。结晶度对PP的各种性能影响明显。在PP中，可以采用添加成核剂的办法来增大和减小球晶的直径并控制其一定的形态，以改善拉伸屈服强度和冲击强度，改善透明性和光泽性，降低成型时的加工温度，还可以改进成型加工的其他性能。

（2）力学性能
目前所生产的PP中，95%都是等规PP，其余是无规、嵌段或间规PP。PP的结晶度与它的等规度有关，等规度高的易结晶。其结晶度一般为30%～70%，结晶度越高，密度越大。缺点是抗蠕变性差，低温脆性大，-5 ℃以下冲击强度急剧下降，但耐环境应力开裂性优于聚乙烯。PP的强度、刚度和硬度都比PE高，光泽性也好。PP的冲击强度较低，对温度依赖性较大。PP的冲击强度还与分子量、结晶度、结晶尺寸等因素有关。PP有优良的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。

（3）电性能
PP为非极性树脂，具有优良的电绝缘性。介电系数和介电损耗小，高频特性优良，共聚PP介电损耗更小。PP不吸水，电绝缘性能不会受环境湿度的影响，加之PP耐热性能优良，适合于制作电线电缆、电器外壳等产品，在电气工业中得到广泛应用，但由于PP低温脆性的影响，其在绝缘领域的应用远不如PE和PVC。

（4）热性能
PP具有良好的耐热性，可在100 ℃以上使用，平均分子量在8万～15万的PP，熔点为164～170 ℃，长期使用温度达100～120 ℃；没有外部压力作用时，在150 ℃也不变形，具有良好的耐热性。PP的耐沸水、耐蒸汽性良好，特别适用于制备医用高温蒸煮消毒设备。PP的热导率为0.15～0.24 W/（m·K）​，小于PE，是很好的绝热保温材料。

（5）耐化学药品性
PP具有很好的耐化学腐蚀性。除具有强氧化性的酸、碱、盐以外，在100 ℃以下，无机酸、碱、盐的溶液对PP几乎无破坏作用。室温时，PP在发烟硫酸、浓硝酸和氯磺酸中不稳定，对次氯酸盐、过氧化氢等只有在浓度和温度较低时才稳定。PP不溶于有机溶剂中，在非极性的脂肪烃、芳烃中，PP能逐渐软化或溶胀。温度提高，溶胀增加明显。PP对极性有机溶剂十分稳定，在醇、酚、醛和大多数羧酸中都不会溶胀。在卤代烃中易溶胀，甚至超过非极性溶剂。在高温下可溶于四氢化萘、十氢化萘和1,2,4-三氯代苯。

（6）环境性能
由于主链上叔碳原子的氢易氧化，PP的耐候性较差，对热、光、氧的稳定性比PE要差。PP在热、光、氧的作用下，易发生氧化降解，首先生成氢过氧化物，然后分解成羰基，导致主链断裂，生成低分子化合物，使得PP力学强度大幅度下降。随着降解程度的增加，PP最终可以变成粉末状。PP分解生成的羰基化合物强烈地吸收紫外线，加速PP的降解。波长为290～400nm的紫外线对PP的破坏作用最强，羰基对290～325nm波段最敏感，阳光中的紫外线正好是290nm。PP抵御阳光的能力很弱，在阳光下放置半个月即出现脆性，使用中必须加入抗氧剂和紫外线吸收剂。

（7）加工性能
PP熔融温度较高，熔融范围窄，熔体黏度比较低，是一种比较容易加工的树脂。提高压力和温度都可以改善PP的熔体流动性，但以提高压力较为明显。PP的吸水率较低，在成型加工前不需干燥。PP成型收缩率较大，一般在1%～5%，且有明显的后收缩性。在加工过程中易发生取向。PP一次成型优良，几乎所有的成型加工方法都适用，其中最常用的是注射成型和挤出成型。

（8）其他性能
PP极易燃烧，氧指数只有18左右，欲提高其阻燃性能，需加入大量的阻燃剂才有效果，可采用磷系阻燃剂和含氮化合物、氢氧化铝或氢氧化镁等并用。PP氧气透过率较大，可用表面涂敷阻隔层或多层共挤改善。PP透明性较差，可加入成核剂来提高其透明性。