ポリプロピレン (PP) - ワンプラス

ポリプロピレン（pp）

2024 年 8 月 9 日

ワンプラス

ポリプロピレンは、略してPPとも呼ばれ、プロピレンの付加重合によって形成されるポリマーです。透明で軽い外観の白いワックス状の材料です。化学式は（C 3 H 6 ）nで、密度は0.89〜0.91 g / cm 3です。可燃性、融点は164〜170℃、約155℃で軟化し、動作温度範囲は-30〜140℃です。80℃未満の酸、アルカリ、塩溶液、およびさまざまな有機溶剤による腐食に耐性があり、高温および酸化下で分解する可能性があります。ポリプロピレンは、　合成樹脂優れた性能を持ち、耐薬品性、耐熱性、電気絶縁性、高強度の機械的性質、優れた高耐摩耗性加工特性を備えた無色透明で軽量の汎用熱可塑性プラスチックであり、衣類、毛布などの繊維製品、医療機器、自動車、自転車、部品、パイプライン、化学容器などの製造に広く使用されています。食品や医薬品の包装にも使用されています。

27年2017月3日、世界保健機関の国際がん研究機関は参考となる発がん性物質の暫定リストを公表し、ポリプロピレンはクラスXNUMXの発がん性物質のリストに含まれていました。

沿革

時間	開発
1954	G. ナッタは、アルミニウムチタン塩化物を触媒としてプロピレンをポリプロピレンに重合することに初めて成功し、方向性重合の理論を確立して人々の注目を集めました。
1957	イタリアのモンテカティーニと米国のヘキュレスは、それぞれ年間6,000トンと9,000トンのポリプロピレン生産施設を設立しました。
1960年代後半から1970年代半ば	ポリプロピレンは大きな発展の時代に入りました。
1980年代から現在まで	ポリプロピレンの生産量は合成樹脂の中で第1位であり、現在ではポリエチレン.
1962	中国はポリプロピレン生産技術の研究を始めた。
1980	中国ではポリプロピレンが急速に発展しています。中国はすでに先進的なポリプロピレン生産技術と設備を導入し、燕山、揚子江、遼陽などに多数の大中型ポリプロピレン生産施設を設立しました。各地に多数の小規模バルクポリプロピレン生産施設も建設され、需給矛盾の緩和に一定の役割を果たしています。生産規模の大幅な増加により、中国のポリプロピレン樹脂生産は急速な発展段階に入りました。
2012	中国のPP生産能力は12.967万トンに達した。
2015	中国のPP生産能力は年間20.13万トンです。

物理的及び化学的性質

1. 無臭、無味、無毒。一般的に使用される樹脂の中で最も軽量です。

2. 引張強度、圧縮強度、硬度などの優れた機械的特性、優れた剛性と曲げ疲労耐性。PP製の可動ヒンジは、7×10 7回以上の折り曲げと曲げに耐えることができ、損傷がなく、低温での衝撃強度が劣っています。PPの引張強度は通常21〜39 MPa、曲げ強度は42〜56 MPa、圧縮強度は39〜56 MPa、破断時の伸びは200％〜400％、ノッチ付き衝撃強度は2.2〜5 kJ /㎡、低温ノッチ付き衝撃強度は1〜2 kJ /㎡です。ロックウェル硬度R95〜105。

3. 耐熱性が良好で、連続使用温度は110〜120℃に達します。

4. 化学的安定性が良好です。強力な酸化剤を除くほとんどの化学物質と反応しません。溶剤は室温では PP を溶解できません。一部のハロゲン化化合物、芳香族炭化水素、高沸点の脂肪族炭化水素のみが PP を膨潤させます。耐水性に優れています。

5. 優れた電気特性、高周波電気絶縁に対する耐性、湿気の多い環境における電気絶縁性が良好。

6. PPの主鎖にはメチル基を持つ第三級炭素原子が多く含まれているため、第三級炭素原子上の水素は酸素に攻撃されやすく、耐候性が低いため、酸化防止剤や紫外線吸収剤を添加する必要があります。

7. マウスに1g/kgの量を5～8回経口投与したが、明らかな中毒症状は現れなかった。ラットは210～220℃に加熱したポリプロピレンの分解物を30時間かけて2回吸入し、眼粘膜と上気道に刺激症状を呈した。ポリエチレンと同様に、ポリプロピレンのリサイクル品を食品の容器として使用することは禁止されている。

生産工程

ポリプロピレン樹脂は、4つの汎用熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、およびポリスチレンプロピレンを原料とし、エチレンを共重合反応により製造されます。

世界でポリプロピレンを製造するために使用されるプロセス方法は、主に溶媒法、溶液法、液相バルク法（液相と気相の併用法を含む）、気相バルク法に分類されます。各プロセスの特徴を簡単に説明すると、次のようになります。

溶剤重合

溶剤法（スラリー法、泥法、スラリー法とも呼ばれる）は、最も早く採用されたポリプロピレン製造プロセスです。しかし、脱灰と溶剤回収のステップがあるため、プロセスは長く複雑です。触媒研究技術の進歩により、溶剤法は1980年代から停滞し、徐々に液相バルク法に置き換えられました。

プロセスの特徴：（1）プロピレンモノマーを不活性液体溶媒（ヘキサンなど）に溶解し、触媒の作用下で溶媒重合を行う。ポリマーは固体粒子の形で溶媒に懸濁し、ケトル型撹拌反応器を使用する。（2）脱灰および溶媒回収のステップがある。プロセスは長く複雑で、設備投資が大きく、エネルギー消費量が多い。しかし、生産は制御しやすく、製品品質は良好である。（3）ポリプロピレン粒子は遠心濾過によって分離され、その後、空気沸騰によって乾燥され、顆粒に押し出される。

溶液重合

プロセスの特徴：（1）高沸点の直鎖炭化水素を溶媒として使用し、ポリプロピレンの融点よりも高い温度で操作し、得られたポリマーを溶媒に完全に溶解し、均一に分散させる。（2）高温ガスストリッピング法で溶媒を蒸発除去して溶融ポリプロピレンを得、これを押し出して造粒し、ペレット製品を得る。（3）製造元は米国のコダックのみ。

液相バルク法

液相・気相複合法によるポリプロピレンバルク製造プロセスは、ポリプロピレン製造の中期から後期に開発された新しいプロセスです。この製造プロセスは、1957年にポリプロピレンの工業生産が開始されてからXNUMX年後に導入されました。

液相バルク法はポリプロピレンの製造に用いられ、反応系に他の溶媒を加えることなく、触媒を液体プロピレンに直接分散させて、プロピレンの液相バルク重合反応を行う。ポリマーは液相プロピレンから連続的に沈殿し、微粒子の形で液相プロピレンに懸濁する。反応時間が長くなるにつれて、液相プロピレン中のポリマー粒子の濃度が増加する。プロピレンの転化率が一定レベルに達すると、未重合のプロピレンモノマーをフラッシュ蒸発により回収し、粉末状のポリプロピレン製品を得る。これはポリプロピレンの比較的単純で先進的な工業生産方法である。液相バルク法は、1980年代の国際的なポリプロピレン生産における新しい技術と新しいレベルを表しています。

プロセスの特徴：（1）溶媒をシステムに追加せず、プロピレンモノマーをタンク反応器で液相バルク重合し、エチレンとプロピレンを流動床反応器で気相共重合する。（2）プロセスが簡単で、設備や投資が少なく、消費電力と生産コストが低い。（3）ホモ重合にはタンク撹拌反応器（ハイポールプロセス）またはループ反応器（スフェリポールプロセス）を使用し、ランダム共重合とブロック共重合の両方を撹拌流動床で実施する。

液相バルクプロセスの代表的な例として、BASELLのSpherizone液相バルクプロセスが挙げられます。Spherizoneは、ツィーグラー・ナッタ触媒を使用して、靭性と加工特性を維持しながら、高い結晶性、剛性、より均一性を備えたポリマーを生成する気相循環技術です。単一の反応器で、均一性の高いマルチモノマー樹脂またはバイモーダルホモポリマーを生成できます。Spherizoneサイクル反応には2つの相互接続されたゾーンがあり、異なるゾーンが他のプロセスで気相および液相ループリアクターの役割を果たします。これらの2つのゾーンは、異なる相対分子量またはモノマー組成分布を持つ樹脂を生成できるため、ポリプロピレンの性能範囲が広がります。

このプロセスの核心設備は、MZCR（マルチゾーン循環反応システム）リアクターR 230システムです。リアクターはライザーとダウンカマーのXNUMXつの部分で構成されています。ライザーでは、ポリマーは反応ガスによって上向きに吹き上げられて流動化し、ダウンカマーの上部に送られてサイクロンセパレーターを通過し、粉末はダウンカマーに集められます。反応ガスは、外部パイプラインを介して遠心コンプレッサーによって循環され、反応熱は外部循環パイプライン上の循環冷却器によって除去されます。反応器製品は、ダウンカマーの底部に設置されたバルブから排出されます。排出された粉末は、高圧と低圧で脱気された後、直接蒸気乾燥され、ホモポリマーとランダムコポリマーを製造する際に粉末製品が得られます。耐衝撃性製品を製造する場合、高圧脱気後の粉末は、気相流動床反応器に排出されます。この反応器は、依然としてSpheripol II気相反応器システムを使用しています。共重合反応器は、上下に球形のヘッド、底部に流動床を備えた垂直円筒形の容器で、主な材質はステンレス鋼で、内面は研磨されています。

このプロセスの現在の最大単一ライン生産能力は年間450,000万トンに達しています。MZCR（マルチゾーン循環反応器）耐衝撃性共重合体製品のエチレン含有量は22％（ゴム含有量40％以上）まで高くすることができ、エチレンと1-ブテンを含む三元共重合体製品も生産できます。

気相バルク法

プロセスの特徴：（1）溶媒をシステム内に導入せず、プロピレンモノマーを反応器内の気相で重合する。（2）プロセスが短く、設備が小さく、生産が安全で、生産コストが低い。（3）重合反応器には流動床、垂直撹拌床、水平撹拌床が含まれる。

気相バルク法の代表的な例としては、ダウ・ケミカル社のユニポール気相プロセスが挙げられます。ユニポール気相ポリプロピレンプロセスは、1980年代にユニオン・カーバイド社（UCCP）とシェル社が開発した気相流動床ポリプロピレンプロセスです。ポリエチレン製造に使用されている流動床プロセスをポリプロピレン製造に移植することに成功しました。このプロセスでは、主触媒として高効率キャリア触媒、助触媒としてトリエチルアルミニウムと電子供与体を使用した高効率触媒システムを使用しています。

UNIPOL プロセスは、シンプルで柔軟性があり、経済的で安全です。少量の設備で、ホモポリマー、ランダムコポリマー、インパクトコポリマーを含む幅広い製品を生産できます。広い動作範囲内で動作条件を調整して、均一な製品性能を維持できます。使用する設備が少ないため、メンテナンスの作業負荷が軽減され、装置の信頼性が向上します。流動床反応速度論自体の制限と、システム内の材料の貯蔵容量を減らす低い動作圧力により、このプロセスは他のプロセスよりも安全に操作でき、事故が発生した場合でも設備の過圧のリスクはありません。

このプロセスは液体廃棄物を排出せず、大気中に放出される炭化水素も非常に少ないため、環境への影響は非常に小さいです。他のプロセスと比較して、このプロセスはさまざまな厳しい環境、健康、安全規制を満たしやすいです。このプロセスのもう200つの注目すべき特徴は、超凝縮状態操作、つまりいわゆる超凝縮気相流動床プロセス（SCM）と組み合わせて使用できることです。この技術は、リアクター内の液相の割合を45％に増やすことで、既存の生産能力を2％増加させることができます。液体含有量は流動床の不安定性とポリマー凝集体の形成の基本的な要因ではないため、この技術の主要な操作変数は、膨張床の密度と膨張嵩密度と沈殿嵩密度の比です。超凝縮状態操作は反応熱を最も効果的に除去できるため、容積を増やすことなくリアクターの生産能力を17倍以上に増やすことができ、これは投資節約にとって非常に重要です。耐衝撃性共重合体製品のエチレン含有量は 30% にも達することがあります (ゴム含有量は XNUMX% 以上)。

このプロセスの核心設備は、気相流動床反応器、循環ガス圧縮機、循環ガス冷却器、および押し出し造粒ユニットです。流動床反応器は、上部に膨張部、下部に分配器を備えた中空容器です。第 3.5 反応器の動作圧力は 67MPaG、温度は 2.1°C です。第 70 反応器の動作圧力は XNUMXMPaG、温度は XNUMX°C です。循環ガス圧縮機は、単段定速遠心圧縮機です。

ポリプロピレン改質

ポリプロピレンは低温での耐衝撃性、耐候性、表面装飾性に乏しく、また、電気、磁気、光学、熱、燃焼機能と実際のニーズとのギャップがあるため、ポリプロピレンの改質は現在、最も活発で実りある分野となっている。プラスチック加工.

PP化学改質

共重合改質、架橋改質、グラフト改質、核剤添加などにより、ポリプロピレンのポリマー成分や高分子構造または結晶構成を変化させ、機械的性質、耐熱性、耐老化性などの特性を改善し、総合的な性能を高め、応用分野を拡大することができます。

1. 共重合改質

共重合改質とは、メタロセンなどの触媒を用いてプロピレンモノマーの合成段階で行われる改質である。モノマーを重合させると、添加したオレフィンモノマーが共重合し、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体が得られる。ホモポリマーPPの機械的性質、透明性、加工流動性が向上する。メタロセン触媒によって形成される複合体は、一定の制約のある不規則な形状の遷移状態を単一の活性中心として利用し、相対分子量とその分布、共重合体モノマーの含有量、主鎖上の分布、ポリマーの結晶構造の精密な制御を実現する。

2. 移植片の修正

PP（ポリプロピレン）樹脂分子は、表面活性が低く極性のない非極性結晶線状構造です。表面印刷性が悪い、コーティングの密着性が悪い、混合 PP は、極性ポリマーとの互換性、極性強化繊維および充填剤との非互換性などの欠点があります。グラフト改質とは、高分子鎖に極性基を導入して PP のブレンド、互換性、接着性を向上させ、ブレンド、互換性、接着が難しいという欠点を克服することです。開始剤の作用により、グラフトモノマーは溶融混合中にグラフト反応を起こします。開始剤は加熱溶融すると分解して活性フリーラジカルを生成します。活性フリーラジカルが不飽和カルボン酸モノマーに遭遇すると、不飽和カルボン酸モノマーの不安定な結合が開き、PP の活性フリーラジカルと反応してグラフトフリーラジカルを形成し、その後、分子連鎖移動反応によって停止します。PP の一般的なグラフト改質方法には、溶融法、溶液法、固相法、懸濁法などがあります。グラフト後、PP 分子鎖の水素原子が置き換えられ、極性が高まります。これらの極性基は PP の互換性を高め、耐熱性と機械的特性を大幅に向上させます。

3. 架橋修飾

架橋改質は、主に直鎖状または分岐状のポリマーを架橋によってネットワーク構造のポリマーに改質することです。PP（ポリプロピレン）の架橋改質により、機械的性質、耐熱性、形態安定性が向上し、成形サイクルが短縮されます。ポリプロピレンの架橋改質の主な方法は、化学架橋改質と放射線架橋改質です。それらの主な違いは、架橋メカニズムと活性源が異なることです。化学架橋改質は架橋助剤の添加によって達成され、放射線架橋改質は主に強い放射線または強い光によって達成されます。PPに対する放射線架橋改質の厚さの要件により、この方法は普及が困難です。現在、シラングラフト架橋法は、優れた性能を持つ材料を製造できるため、急速に発展しています。シラングラフト架橋法で製造されたPPは、強度が高く、耐熱性、溶融強度が高く、化学安定性が強く、耐腐食性が優れています。

PPの物理的変更

混合および混練の過程で、PP（ポリプロピレン）マトリックスに有機または無機の添加剤が添加され、主に充填改質、ブレンド改質などを含む優れた性能を持つPP複合材料が得られます。

（１）充填改質

PP成形工程では、ケイ酸塩、炭酸カルシウム、シリカ、セルロース、ガラス繊維などの充填剤をポリマーに添加して、PPの耐熱性を向上させ、コストを削減し、剛性を高め、成形収縮率を低減しますが、PPの衝撃強度と伸びも低下します。ガラス繊維は、優れた性能を持つ無機非金属ウィスカーです。価格が安く、絶縁性が良く、耐熱性が強く、耐食性が良く、機械的強度が高いため、広く使用されています。ガラス繊維充填で改質されたPPの性能は大幅に向上します。ただし、ガラス繊維の添加量が約30％に達すると、材料の機械的特性が大幅に向上します。添加量が多すぎると、ガラス繊維の一部が完全に含浸されず、ポリマーマトリックスとガラス繊維の界面の結合性能が低下し、複合材料の機械的強度が低下します。また、ガラス繊維の添加量が増えると、複合材料の流動性が低下し、PP成形工程の性能が難しくなります。

（２）ブレンドの変更

改質方法はPP（ポリプロピレン）とポリエチレンを混合し、エンジニアリングプラスチック、熱可塑性エラストマーまたはゴムをPPに混合して性能を向上させる。混合改質は、密閉式ミキサー、オープンミキサー、押出機などの加工設備で完了します。このプロセスは制御が容易で、生産サイクルが短く、コストが低く、PPの着色性、加工性、帯電防止性、耐衝撃性などの特性を向上させることができます。ポリマーブレンドは、各コンポーネントの優れた特性を組み合わせ、各コンポーネントの性能の欠陥を補うことができます。ブレンドの総合的な性能は大幅に向上しますが、ブレンドされた改質PPの耐低温性と耐老化性はまだ理想的ではありません。ブレンド改質中に、せん断力により高分子鎖の一部が切断され、フリーラジカルが形成され、グラフトまたはブロックコポリマーが形成される場合があります。これらの新しいコポリマーは、PPの体積を効果的に増加させることもできます。

PP改質技術は、複合材料の機械的性質を大幅に向上させ、PPの応用分野を大幅に拡大し、製品のコスト効率を向上させ、PPのエンジニアリングプロセスを促進し、PPの応用を一般プラスチックからエンジニアリングプラスチックに拡大し、その応用範囲を大幅に広げました。近年、PP改質技術の研究開発は急速に進んでおり、ますます多くの新技術がPP改質に応用されています。PPの総合性能は大幅に向上し、応用分野は継続的に拡大しており、開発の見通しは非常に広いです。

（３）強化修正

プラスチックに繊維材料を加えると、プラスチック材料の強度が大幅に向上するため、強化改質と呼ばれます。直径と厚さの比率が大きい材料は、プラスチック材料の曲げ弾性率（剛性）を大幅に高めることができ、これも強化改質と呼ばれることがあります。

PP（ポリプロピレン）の強化改質に使用される強化材は、主にガラス繊維およびその製品であり、他に炭素繊維、有機繊維、ホウ素繊維、ウィスカーなどがある。ガラス繊維強化PPにおいて、最も一般的に使用されるガラス繊維は、無アルカリガラス繊維と中アルカリガラス繊維であり、その中でも無アルカリガラス繊維が最も多く使用されている。ガラス繊維の直径は6〜15μmの範囲に制御され、ガラス繊維の長さは0.25〜0.76mmであることが保証されなければならず、製品の性能が保証され、ガラス繊維が良好に分散されることができる。一般に、製品中のガラス繊維の長さが0.2mmを超える場合にのみ改質効果が得られると考えられている。ガラス繊維含有量（質量分率）は10％〜30％が好ましく、40％を超えると性能が低下する。さらに、有機シランカップリング剤を添加すると、ガラス繊維と PP の間に良好な界面が形成され、複合システムの曲げ弾性率、硬度、荷重変形温度、特に寸法安定性が向上します。

ガラス繊維強化PPは機械的強度と耐熱性を向上させ、優れた耐水蒸気性、耐化学腐食性、耐クリープ性を備えているため、ファンブレード、ヒーターグリル、インペラポンプ、ランプシェード、電気炉、ヒーターシェルなど、多くの場面でエンジニアリングプラスチックとして使用できます。

ポリプロピレンの生産量は急速に増加していますが、その性能も絶えず革新されており、その用途の幅と深さは絶えず変化しています。近年、重合反応の改善や重合後の造粒中に講じられた対策により、透明ポリプロピレンや高溶融強度ポリプロピレンなど、よりユニークな特性を持つ新しいポリプロピレンの品種が導入されています。

透明な変更

PP（ポリプロピレン）の結晶化は不透明の主な原因です。PPの結晶化傾向を急速に凍結させることで透明なフィルムが得られます。ただし、一定の壁厚を持つ製品の場合、熱伝導に時間がかかるため、コア層を急速に冷却して凍結することはできません。したがって、一定の厚さの製品では、急速冷却による透明性の向上は期待できません。PPの結晶化法則と影響要因から始める必要があります。

特定の技術的手段によって得られた改質PPは、優れた透明性と表面光沢を持ち、一般的な透明プラスチック（PET、PVCなど）に匹敵することさえあります。 PSなど）。透明PPは、熱変形温度が高いという点でさらに優れており、一般的に110℃以上、中には135℃に達するものもありますが、上記90つの透明プラスチックの熱変形温度はすべてXNUMX℃未満です。その明らかな性能上の利点により、透明PPは近年世界中で急速に開発されており、その応用分野は家庭用日用品から医療機器、包装製品から耐熱器具（電子レンジ加熱用）まで多岐にわたります。

PP の透明性は、次の 3 つの方法で向上できます。

メタロセン触媒を使用して透明 PP を重合します。
ランダム共重合により透明PPを実現。
通常のポリプロピレンに透明改質剤（主に核剤）を加えると透明性が向上します。

高溶融強度ポリプロピレン

ポリプロピレンの欠点の1つは、溶融強度が低く、たわみ抵抗が低いことです。通常、非晶質ポリマー（ ABS ポリプロピレン（PS）は、広い温度範囲でゴムのような弾性挙動を示しますが、半結晶性ポリプロピレンはそうではありません。この欠点により、ポリプロピレンは広い温度範囲で熱成形できません。軟化点と融点が非常に近いです。融点に達すると、溶融粘度が急激に低下し、溶融強度も大幅に低下します。これにより、製品の壁厚が不均一になったり、熱成形中に押し出されたフォームセルが崩壊したりするなどの問題が発生し、いくつかの面でポリプロピレンの用途が大幅に制限されます。高溶融強度ポリプロピレン（HMSPP）とは、溶融強度が温度やメルトフローレートにあまり敏感でないポリプロピレンを指し、大きな開発と応用の見通しがあります。

HMSPPは、後重合時にグラフトされた長鎖ポリプロピレンを含む樹脂です。このホモポリマーの溶融強度は、同様の流動特性を持つ通常のポリプロピレンホモポリマーの9倍です。密度とメルトフローレートが同様の場合、HMSPPの降伏強度、曲げ弾性率、熱変形温度、融点は通常のポリプロピレンよりも高くなりますが、ノッチ付き衝撃強度は通常のポリプロピレンよりも低くなります。

HMSPP のもう一つの特徴は、結晶化温度が高く、結晶化時間が短いことです。これにより、熱成形部品を高温で型から取り出すことができ、成形サイクルが短縮され、通常の熱成形装置で、より大きな伸長率とより薄い壁の容器を生産することが可能になります。

一定のひずみ速度の下では、HMSPP のメルトフロー応力は徐々に増加し始め、その後指数関数的に増加し、明らかなひずみ硬化挙動を示します。ひずみが発生すると、通常のポリプロピレンの引張粘度は低下しますが、HMSPP の引張粘度は安定したままです。HMSPP のひずみ硬化能力により、成形伸張中に均一な変形を維持できますが、通常の PP は伸張時に常に構造の最も弱い部分または最も熱い部分から変形し始め、製品にさまざまな欠陥が発生したり、成形に失敗したりすることがあります。

現在、HMSPP を製造する主な方法は 2 つあります。1 つは反応によりポリプロピレンを他の化合物で改質する方法、もう 1 つはブレンドによりポリプロピレンを他のポリマーで改質する方法です。具体的な実施方法としては、主に放射線法、反応押し出し法、および重合中に開始されるグラフト法があります。HMSPP を製造するプロセスでは、ポリプロピレンの劣化とゲル化、ポリマーのグラフト化とモノマーの単独重合の競合、および β 結合の切断とポリマー主鎖の架橋と分岐の競合という 2 つの大きな問題があります。ポリマーの溶融強度に影響を与える主な要因は分子構造です。ポリプロピレンの場合、溶融強度は相対分子量とその分布、および分岐構造の有無によって決まります。一般的に、相対分子量が大きく、相対分子量分布が広いほど、溶融強度は高くなります。鎖分岐が長いと、グラフトポリプロピレンの溶融強度が大幅に向上します。

HMSPP特殊樹脂は、通常のポリプロピレンが熱成形しにくいという問題を解決します。通常の熱成形装置で延伸比の大きい薄肉容器を成形できます。処理温度範囲が広く、プロセスを習得しやすく、容器の壁厚が均一です。電子レンジ用食品容器や高温蒸し殺菌容器の製造に使用できます。HMSPPを混合した通常のポリプロピレンは、純粋な通常のポリプロピレンよりも処理温度と処理速度が高く、製造されたフィルムの透明性も通常のポリプロピレンよりも優れています。これは主に、HMSPPが引張ひずみ硬化の特性を持ち、その長鎖分岐が結晶核を微細化する効果があるためです。

HMSPP のひずみ硬化挙動は、高い伸張率と高速コーティング速度を実現するための重要な要素です。HMSPP を使用すると、コーティング速度の向上とコーティング厚の薄さを実現できます。HMSPP は溶融強度と引張粘度が高く、せん断応力と時間の増加とともに引張粘度が増加します。ひずみ硬化挙動は、細孔の安定した成長を促進し、微細孔壁の破壊を抑制し、ポリプロピレンの押し出し発泡の可能性を広げます。

高溶融強度ポリプロピレンの研究は1980年代後半に始まったばかりですが、そのさまざまな優れた特性、合理的な価格の利点、幅広い用途が世界中で認められています。徐々に従来のPSやABSに取って代わり、エンジニアリングプラスチックへと発展する傾向があり、その開発と利用の見通しは広いです。

ポリプロピレンは、最も重要な汎用プラスチックの 1 つです。絶対量と用途の幅と深さの両面において、最も急速に成長している種類です。改質プラスチック業界として、ポリプロピレンの高いコスト効率、多機能性、エンジニアリングは常に重要な課題となっています。

用途

使用量の割り当て

欧米では射出成形製品が総消費量の50％を占め、主に自動車や電化製品の部品、各種容器、家具、包装材、医療機器などに使用されています。フィルムは8％～15％、ポリプロピレン繊維（中国ではポリプロピレンと一般的に呼ばれています）は8％～10％、建築用パイプ・プレートは10％～15％、その他は10％～12％を占めています。現在、中国で使用されている量は織物製品が40％～45％、次いでフィルムと射出成形製品が約40％、ポリプロピレンなどが10％～20％を占めています。

中国では主に食品包装、家庭用品、自動車、光ファイバーなどの分野でポリプロピレンを材料として使用しています。中国でのポリプロピレンの使用分野は、織りバッグ、包装袋、結束ロープなどの製品が最大で、総消費量の約30％を占めています。近年、ポリプロピレン射出成形製品や包装フィルムの発展に伴い、織り製品に使用されるポリプロピレンの割合は低下していますが、依然としてポリプロピレンの消費量が最も多い分野です。射出成形製品は、中国で26番目に大きなポリプロピレン消費分野であり、総消費量の約20％を占めており、今後もポリプロピレンの需要が最も大きい分野の23.7つです。国内ポリプロピレンのもう2020つの主要な消費分野はフィルムで、総消費量の約XNUMX％を占め、主にBOPP（二軸延伸ポリプロピレンフィルム）です。今後数年間、繊維製品の割合は徐々に減少し、射出成形製品、パイプ、シートの割合が増加するでしょう。ポリプロピレン産業の発展に関する専門家の予測によると、中国のポリプロピレン需要はXNUMX年までに約XNUMX万トンに達する可能性がある。繊維製品、射出成形製品、フィルムは依然として中国におけるポリプロピレンの主な需要分野である一方、パイプ、シート、繊維などの分野の年間需要は急速に増加しており、中国のポリプロピレン需要も急速に増加している。高速グラフィックBOPPフィルム、チューブ、薄い不織布、高透明食品容器などの特殊材料の市場は、良好な発展の見通しを持っています。

機械・自動車製造部品

ポリプロピレンは機械的性質が優れており、直接製造または改質して、工業用パイプ、農業用水道管、モーターファン、インフラストラクチャテンプレートなどのさまざまな機械設備部品を製造することができます。改質ポリプロピレンは、バンパー、傷防止ストリップ、車のステアリングホイール、計器パネル、内装部品に成形することができ、車体の重量を大幅に軽減し、省エネの目的を達成します。

電子・電気産業機器

改質ポリプロピレンは、家電製品の絶縁シェルや洗濯機のライナーに使用でき、電線やケーブルなどの電気製品の絶縁材料としてよく使用されています。ホモポリマーポリプロピレン60〜80重量部、エチレンビニルアルコール共重合体20〜40重量部、相溶化剤（ポリプロピレン無水マレイン酸グラフト生成物とエチレンビニルアルコール共重合体の反応生成物）1〜10重量部を170℃〜190℃で混合して製造されたポリプロピレン複合材料は、靭性が高く、衝撃強度が最大210J / mです。ガスバリア性が高く、水蒸気透過率は約2000g·μm /（m2·24h）です。バリアフィルムを製造する場合、従来のフィルム製造プロセスを使用して製造することができ、比較的簡単で製造コストが低くなります。

建設業

ポリプロピレン繊維は、密度が（0.90〜0.92）g / cm3で、すべての化学繊維の中で最も軽量です。強度が高く、靭性が良く、耐薬品性と抗菌性に優れ、価格が安いという利点があります。ガラス繊維で強化されたポリプロピレン、またはゴムやSBSで改質されたポリプロピレンは、建築テンプレートの製造に広く使用されています。発泡ポリプロピレンは装飾材料の製造に使用できます。地震が発生すると、ポリプロピレン繊維セラムサイトコンクリートの破壊モードは塑性破壊であり、破片が落下することはありません。ポリプロピレン繊維セラムサイトコンクリートは、通常のセラムサイトコンクリートよりも安全です。

農業、漁業、食品産業

ポリプロピレンは、温室のエアキャノピー、グラウンドフィルム、培養ボトル、農業用具、魚網などを作るのに使用できます。また、食品ターンオーバーボックス、食品バッグ、飲料包装ボトルなどを作るのにも使用できます。廃棄PET（ポリエチレンテレフタレート）を使用して多機能廃PETを製造し、多機能廃PETとポリプロピレンをその場で繊維形成することで、その場で繊維形成複合材料を製造できます。この複合材料は、廃PETが特殊な形状のマイクロファイバーを形成し、廃PETマイクロファイバーとPPマトリックス樹脂の間に適度に柔軟で強く結合した界面などの構造特性を備えています。廃PETとPPを複合して製造されたその場で繊維形成複合材料の靭性、剛性はPPよりも大幅に高く、機械的特性の再現性も非常に良好です。中国で毎年大量に発生する廃棄物である廃PETをリサイクルすることは、経済的、社会的に大きな利益をもたらします。

中国東部沿岸地域には、典型的な塩性土壌の特徴を持つ広大な海洋干潟があります。沿岸の塩性土壌地域で土壌と水の保全を実施するために、1種類の牧草と組み合わせてポリアクリルアミド（PAM）を使用する研究があります。PAMは生物学的手段で使用されました。3種類の牧草に対して土壌の侵食抵抗力を向上させる優れた促進効果があります。PAMの適用により、土壌侵食が軽減され、雨水遮断が向上します。低用量（42.8g / m46.7）が優先され、PAMの単位質量あたりの土壌と水の保全の利点が最も高く、年間侵食を28.7％〜40.4％削減し、土壌の総蒸発を5.0％〜12.4％抑制し、土壌水分損失を1.83％〜3.25％増加させ、水分損失率を16.5％〜33.8％削減し、土壌の保水能力を促進します。牧草の成長初期に。雨水遮断能力をXNUMX%～XNUMX%向上。PAMとの相乗効果で土壌の蒸発を抑制し、雨水遮断能力を高めます。

繊維・印刷産業

ポリプロピレンは合成繊維の原料です。ポリプロピレン繊維は、軽量で美しく、耐久性のある繊維製品の製造に広く使用されています。ポリプロピレン素材を使用して印刷された画像は、特に明るく、色鮮やかで美しいです。

その他の産業

化学業界では、ポリプロピレンは、各種の耐腐食性パイプライン、貯蔵タンク、バルブ、充填塔の特殊形状パッキン、フィルタークロス、耐腐食性ポンプ、耐腐食性容器のライニングの製造に使用できます。医療分野では、医療機器の製造に使用できます。ポリプロピレンは、グラフト、コンパウンド、ブレンドプロセスを通じてエネルギー分野で開発および応用することもできます。

廃PPリサイクル技術

ポリプロピレン（PP）は現在、汎用プラスチックで2番目に大きいです。建築、自動車、家電、包装などの産業の発展に伴い、廃PPは近年、最大の廃ポリマー材料の1つになりました。現在、廃PPを処理する主な方法は、エネルギー供給のための焼却、燃料製造のための接触分解、直接利用、リサイクルです。廃PPの処理プロセスにおける技術的な実現可能性、コスト、エネルギー消費、環境保護要因を考慮すると、リサイクルは現在、廃PPを処理する最も一般的に使用され、効果的で、最も推奨される方法です。

使用中の光、熱、酸素、外力の影響により、PPの分子構造が変化し、製品が黄色くなったり、脆くなったり、ひび割れたりして、PPの靭性、寸法安定性、熱酸素安定性、加工性が著しく低下します。廃棄PPを直接使用して製品を製造することは、加工と使用の要件を満たすことが困難です。

そのため、廃PPのリサイクル技術は絶えず発展しており、他のポリマーとの合金化や充填剤との配合により、廃PPの加工性能、熱特性、物理的・機械的特性が大幅に向上し、廃PPの高性能化が実現します。

合金化

合金化とは、廃PPを他のポリマー材料と混合して、マクロ的に均一な材料を調製するプロセスです。合金化に異なるポリマー材料を選択することにより、廃PPの加工性能、物理的および機械的特性を向上させることができます。たとえば、エラストマーを使用すると、廃PPの衝撃靭性が大幅に向上します。

廃PP/RU複合ゴム（天然ゴムとスチレンブタジエンゴムがそれぞれ50%ずつ）の混合物の機械的特性と熱変形挙動に関する研究では、まずRU複合ゴムを微細なゴム粒子に可塑化し、次にそれを廃PP連続相に均一に分散させることで、廃PPの衝撃強度と破断時の伸びが大幅に向上するが、PPの剛性と熱変形抵抗が低下することが判明しました。

ほとんどのエラストマーは廃PPと相溶性がなく、界面結合が弱いため、加工および使用中に相分離が発生し、その性能に影響を与えます。廃PPアロイの界面相溶性を改善し、界面結合を強化するために、多くの学者が広範な研究を行い、混合材料の界面結合を強化し、混合材料の貯蔵弾性率、損失弾性率、およびシステム粘度を改善できる2つの相溶化剤を発見しました。

加硫剤は、混合材料の衝撃強度、引張強度、溶融粘度、破断時の伸び、延性を向上させることができます。過酸化物架橋剤を添加すると、混合材料の相溶性がさらに向上し、混合材料の衝撃強度と引張強度が向上しますが、破断時の伸びはわずかに低下します。

複合

複合材料は、廃PPと非ポリマー材料を混合して複合材料を製造するプロセスです。これは、廃PPの高性能化と機能化を実現する主な方法です。複合材料は、剛性、強度、熱特性、電気特性などの物理的および機械的特性を向上させ、コストを削減できます。

フィラーの組成に応じて、フィラーは無機フィラーと有機フィラーに分けられます。

無機充填剤化合物

PP複合材料によく使用される無機充填剤は、炭酸カルシウム、タルク、モンモリロナイト、金属酸化物、フライアッシュ、ガラス繊維など、廃棄PPとの複合に使用できます。研究によると、これらの無機充填剤は廃棄PPの剛性を大幅に向上させ、コストを削減できますが、廃棄PPとの極性の差が大きく、表面エネルギーが高く、相溶性が悪いため、複合材料の破断伸びと衝撃靭性が低下します。

有機充填剤化合物

一般的な有機充填材には、木粉や木質繊維、デンプン、麦わら、麻繊維、廃新聞紙などがあります。木質繊維を充填した廃PPの微多孔発泡技術に関する研究があります。その結果、融点が180℃、保持圧力が12.5MPaのとき、微多孔構造が均一に分布していることが示されました。微多孔構造は亀裂の伝播経路を延長し、外部衝撃エネルギーを吸収し、衝撃強度を向上させることができます。

天然繊維は、廃PPの新たな充填材です。その高い吸水性と廃PPとの非相溶性のため、表面処理は天然繊維充填廃PP複合材料の高性能化を実現する主な方法です。さらに、廃ポリエステルは廃PPの改質にも使用できます。一部の学者は、β核化廃PP /廃ポリエステル織物複合材料の結晶化挙動を研究しました。その結果、廃ポリエステルとβ核剤は廃PPの結晶化に不均一核形成効果をもたらし、廃PPの結晶化温度を上昇させ、β結晶の形成を誘発することがわかりました。

混成

ハイブリッド複合材料は、ポリマーに2種類以上の充填剤を充填して複合材料を製造するプロセスです。単一の充填剤には限界があるため、ハイブリッド複合材料は、異なる充填剤の補完的な利点と相乗効果を通じて、ポリマーの総合的な性能を向上させることができます。そのため、混合充填剤を充填した複合材料の製造と関連特性に関する研究が注目を集めています。関係する充填剤には、主に混合無機充填剤と混合無機/有機充填剤が含まれます。

合金複合材

合金化と複合化の利点を十分に発揮させるために、一部の研究者は合金化と複合化を組み合わせて、廃PPの物理的および機械的特性をさらに改善および強化し、廃PPの高性能化と産業化を実現し始めています。たとえば、有機充填剤とエラストマー、無機充填剤とエラストマーを組み合わせて廃PPを改質します。

この点に関する研究結果によると、廃PPおよびタルク充填廃PP複合材料の低温での破壊は脆性挙動であり、EOC（エチレンオクテン共重合体）の添加により複合材料の耐衝撃性が大幅に向上し、EOC強化タルク充填廃PP複合材料の動的機械挙動はリサイクル回数の増加によって変化しないことがわかりました。