1、第一節 聚丙烯產品質量指標的概念和意義產品質量控制是聚丙烯生產中至關重要的環節。產品質量的好壞不但影響產品的加工應用，而且還會影響聚丙烯生產本身能否正常進行以及原料動力消耗、生產成本等其他技術經濟指標。聚丙烯樹脂的質量指標項目很多，比較重要且一般能檢測和實用的質量指標項目主要有等規度、熔融指數、分子量、灰分含量、氯含量、鈦含量、揮發分含量、密度、表觀密度、拉伸屈服強度、拉伸斷裂強度、斷裂伸長度、沖擊強度（缺口沖擊強度和無缺口沖擊強度）、熱變形溫度、維卡軟化點溫度、脆化溫度、硬度、電性能（如電阻系數、擊穿電壓強度、介質損耗角正切值），對于紡制高強度丙輪絲，無紡布用的纖維級聚丙烯樹脂還有凝膠粒子（

2、或“魚眼”）含量指標和分子量分布指數等。下面就這些質量標準的概念和意義進行簡要介紹。一、等規度（簡稱II）聚丙烯是長鏈高分子聚合物，它包含有三種不同主體結構，即等規聚丙烯、間規聚丙烯和無規聚丙烯。聚丙烯等規度就是等規度聚丙烯在整個聚合物中含量，用重量百分數表示，等規度也稱等規指數。等規度影響聚丙烯的結晶度，等規度越高，結晶度也越高。結晶度對聚丙烯的許多性能都有影響。在一定范圍內，結晶度高，樹脂拉伸屈服強度高，硬度大，而沖擊強度尤其是低溫沖擊性能好。這就是無規聚丙烯可作為聚丙烯或其他樹脂的沖擊性能改性劑的主要原因。聚丙烯等規度對于紡制丙綸纖維時的成絲性能和纖維的質量有明顯的影響。等規度高，結晶性

3、好，對成絲性能和絲的質量有益。聚丙烯等規度除了影響制品性能外，還影響樹脂的加工性能。等規度低，產品發粘，流動性差，包裝儲存時易板結成塊、團，加工時加料困難，甚至無法加工。聚丙烯等規度過低還會影響聚丙烯的正常生產和操作。一般等規度低于90%時，產品就會出現發粘現象。當等規度低于85%時，產品發粘厲害，會在環管反應器內壁、出料口、閃蒸罐及管線內等處造成嚴重的粘壁現象，影響操作和正常生產。聚丙烯產品的等規度一般用沸騰正庚烷萃取法或紅外光譜、核磁共振法測定，因為等規聚丙烯不溶于正庚烷，而其他結構聚丙烯可以溶于沸騰正庚烷，因而可以用不溶于沸騰正庚烷物占整個樣品的衝百分數來測定和表示，這也是聚丙烯等規度測

4、定的最簡易可行的方法。另外，還可用二甲苯不溶物來表示等規丙烯在聚丙烯中的含量，它和正庚烷萃取法測量的等規度在數值上有微小的差異。二、熔體流體速率（簡稱MFR）熔體流動速率習慣上又稱熔融指數（簡稱MI），它是指熱塑性樹脂在熔體測定儀上，在一定負荷和溫度下，熔體每10min通過標準品模的重量，以g/10min為單位表示。對于聚丙烯樹脂來說，熔體流動速率測定的條件是：溫度：230負荷：2160g試樣所受壓強：0.2982Mpa標準品膜內徑：2.095?SPAN lang=EN-US>0.005mm標準品膜高度：8.000?SPAN lang=EN-US>0.025mm熔融指數是衡量聚丙烯

5、樹脂在熔融狀態下流動性能好壞的指標。MI越大，聚丙烯樹脂的熔融流動性能越好，反之，MI越小，聚丙烯樹脂熔融流動性能就越差。由于聚丙烯是熱塑性樹脂，是在熔融狀態下加工成各種制品的，所以MI是影響聚丙烯加工性能的重要指標，也是聚丙烯產品質量最主要的指標之一。在聚丙烯均聚產品中，各種牌號主要是以其MI的不同加以區別的。用途不同，產品牌號也不同，相應地要求不同規格的MI。同一牌號聚丙烯有一定的MI范圍。不同的MI要求有不同的加工溫度。如果MI相差很大的幾批產品混在一起加工，則會在加工過程中產生“魚眼”，即高MI的樹脂已經熔融，而低MI的樹脂沒有熔融，在制品中產生白點，這會使制品的質量受到很大的影響，尤

6、其是在抽絲紡制丙綸纖維時，魚眼的存在對成絲性能和丙綸纖維的質量影響更大。因此要求PP樹脂的MI穩定、可控，以保證產品良好的加工性能和制品質量。三、分子量（簡稱M）聚丙烯樹脂是高分子化合物，它是由許多大分子組成的，而各個大分子的分子量是不盡相同的，因而沒在均一的分子量，而只能用平均分子量來表示。一般所聚丙烯分子量都是一種統計的平均分子量。由于實際應用的統計方法不同，一般有四種表示平均分子量的方法，即數均分子量（）、重均分子量（）、Z均分量（）、粘均分子量（）。對于同一高分子化合物，一般情況下，>>>，在聚丙烯生產中，一般只測定粘均分子量，有必要時才檢測其他幾種平均分子量。所謂粘

7、均分子量就是用粘度（為特性粘度）法測得的分子量。粘均分子量與MI有著對應關系，其關系式如下：               lgMI-18.56-3.36lg上式適用范圍MI=0.2722.10聚丙烯分子量的大小直接影響它的熔體流動速率。分子量越大，MI越小，熔體流動性差；反之，分子量越小，MI越大，熔體流動性好。四、分子分子量分布分子量分布表示高分子化合物中分子量的分散程度。分子量分布點可用分子量分布指數來描述。分子量分布指數可以表示為/即重均分子量與數均

8、分子量的比值，其值的大小范圍表示分子量分布寬和窄。聚丙烯分子量分布對其物理機械性能和加工性能有重要影響。對于一般的擠出、注塑制品來說，分子量分布寬時，其加工性能較好，但拉伸強度差，伸長率變小。對纖維級聚丙烯樹脂來說，則要求分子量分布窄些好，對成纖維性能和纖維質量有益。纖維級聚丙烯樹脂的分子量分布指數要求在35之間。五、灰分、鈦、氯離子、揮發分含量灰分、鈦、氯離子、揮發分含量表示聚丙烯樹脂中的雜質含量，它們都是表示聚丙烯產品質量的重要指標，對聚丙烯加工和應用有重要影響。（一）灰分聚丙烯樹脂是由碳、氫元素組成的有機化合物，在高溫下會分解，一部分變成低分子有機物而揮發，一部分變成CO2、CO和H2O

9、而揮發掉，完全純凈的聚丙烯在高溫下應該全部揮發掉，不應存在灰分，但實際上聚丙烯樹中或多或少總會存在少量在高溫下仍然不揮發的物質，如殘留在樹脂中的催化劑、活化劑和生產過程中混入的各種雜質。聚丙烯中所含有的在高溫灼燒（一般規定為850?SPAN lang=EN-US>25）后仍然不能揮發而殘留下來的雜質在整個樣品中的含量稱為聚丙烯的灰分含量，一般用重量百分數或重量PPm表示。纖維級的聚丙烯樹脂要求灰分含量控制在100PPM以下，如果灰分含量高，表示加工時不熔物質多，易引起設備的堵塞，也會影響制品的強度等性能。但灰分對擠塑、注塑影響不大。（二）鈦含量聚丙烯產品殘留的催化劑中鈦元素在整個樣品中的

10、含量，稱為鈦含量，一般用重量PPm表示。鈦的存在影響聚丙烯樹脂的穩定性，鈦含量高，樹脂易老化變質。由于目前PP生產工藝尤其是SPP工藝已普遍彩高效載體催化劑，鈦的含量已經降至幾個PPm以下。（三）氯離子含量聚丙烯產品中殘留的催化劑中氯離子在整個樣品中的含量，稱為氯離子含量，通常用重量PPm。氯離子在聚丙烯樹脂中的存在主要對后加工設備有腐蝕作用。目前，由于高效載體催化劑的使用，已使產品中的氯含量降得很低，經過汽蒸過程，還可以使氯含量有較大的降低。（四）揮發組分聚丙烯產品中所含低于聚丙烯分解溫度時可揮發物的含量（如有機溶劑、丙烯、水分等）稱為揮發分含量，通常用重量百分比表示。與灰分概念不同，揮發分

11、含量測定時，溫度必須控制在聚丙烯分解溫度以下，一般為105，不允許聚丙烯樹脂本身分解而揮發。揮發組分含量也影響加工性能。揮發組分含量高，在加工時會使制品中有氣泡、氣孔，從而影響其機械性能。在紡絲時，也會影響可紡性。六、密度和表觀密度聚丙烯的密度是指熔融壓片后，內部無孔隙時樣片的密度，即“真密度”。聚丙烯的表觀密度是聚烯烴樹脂中最小的（0.900.91g/cm3）,這也是使用聚丙烯時的一大優點，它會使加工成的制品輕便，費料少，成本低。聚丙烯的表觀密度越大，同樣重量的產品其堆積體積越小，包裝運輸方便，另外表觀密度還反映聚丙烯的顆粒形態及流動性能，一般來說，表觀密度大，顆粒的流動性好，便于加工。七、

12、拉伸力學性能表示拉伸力學性能的指標很多，在這里主要介紹拉伸屈服強度、拉伸斷裂強度和斷裂伸長率三個指標。在規定的試驗溫度、濕度與試驗速度下，在拉力試驗機上給聚丙烯試樣沿縱軸方向施加拉伸負荷，測定試樣被破壞時的最大負荷，得出拉伸時的應力應變曲線，如圖1所示。 圖1   聚丙烯拉伸應力應變曲線聚丙烯試條在受到一定拉力時，產生形變（即應變）。開始，隨著應變（伸長）的增加，應力也增加，但是應力、應變增加到一定程度時，應變增加，應力不再增加。在上圖中的應力應變曲線上，第一次出現應變增加而應力不增加時的點（M）稱為屈服點，屈服點的應力FM定義為拉伸屈服強度，拉伸斷裂時的點（t）

13、稱為斷裂點，斷裂點的應力F，定義為拉伸斷裂強度。斷裂點可能高于屈服點，也可能低于屈服點。對于聚丙烯樹脂來說，拉伸屈服強度比拉伸斷裂強度更為重要，因為聚丙烯樹脂是在屈服點之內使用的。拉伸屈服強度和拉伸斷裂強度是聚丙烯力學性能的最重要指標。它表示聚丙烯樹脂抗拉伸的能力，是聚丙烯應用最重要的依據之一。在聚丙烯的應用中，拉伸屈服強度和拉伸斷裂強度越高越好。在應力應變曲線上，相對于屈服點M和斷裂點t有相應的屈服點應變值（%）和斷裂點應變值（%），即為屈服伸長率（%）和斷裂伸長率（%），屈服伸長率和斷裂伸長率也是聚丙烯重要的力學性能指標，對聚丙烯的應用有重要的意義。八、沖擊強度聚丙烯樹脂的沖擊強度是指規定

14、尺寸的聚丙烯標準試樣在沖擊試驗機上受到沖擊力而使其破壞的最大沖擊負荷。沖擊強度是用來度量聚丙烯在高速狀態下的韌性或對斷裂的抵抗能力。它是聚丙烯樹脂力學性能的又一項重要指標。通常稱聚丙烯在低溫下“發脆”，就是指聚丙烯的低溫沖擊強度低，耐沖擊性能差。這是聚丙烯樹脂的缺點之一。從制品的使用來說，要求沖擊強度越高越好。沖擊強度因測試方法不同，一般分為無缺口沖擊強度和缺口沖擊強度，通常用擺錘式沖擊試驗機（包括簡支梁式和懸臂梁式）、落球式沖擊試驗機以及高速拉伸沖擊試驗機來測定。測定的方法和試驗設備不同，沖擊強度的表示單位也不同。用簡支梁式擺錘沖擊試驗機測出的強度表示單位為kg?SPAN lang=EN-U

15、S>cm/cm2，用懸臂梁式擺錘沖擊試驗機測出的沖擊強度表示單位為kg?SPAN lang=EN-US>cm/cm。九、硬度聚丙烯樹脂抵抗其它軟硬物體壓入的性能（或能力）稱為聚丙烯樹脂的硬度。硬度數值大小是表示聚丙烯樹脂軟硬程度的有條件性的定量反映，對聚丙烯樹脂的應用有重要價值。測量聚丙烯樹脂硬度的方法和儀器很多，其測得數值與硬度計的類型、試樣的形狀以及測試條件有關。測量聚丙烯硬度的方法有動載法和靜載法兩種。靜載試驗是以一定形狀的壓頭平穩而逐漸加荷，將壓頭壓入試樣的方法（簡稱壓入法）一般都采用壓入法來聚丙烯的硬度。根據測量儀器的不同，又有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（Hg）、肖氏硬度

16、（HA、HC、HD）之分。布氏硬度的測量是把一定直徑的鋼球在規定的負荷作用下壓入試樣并保持一段時間后，以試樣上壓痕深度或壓痕直徑來計算單位面積上承受的力，計算式如下：                      式1             式2式中：HB-布氏硬度，&#

17、160;  kg/mm2；      P-所加負荷，   kg；      d-壓痕直徑，   mm；      h-壓痕深度，   mm；      D-鋼球直徑，   mm。十、熱性能指標（一）熱變形溫度聚丙烯樹脂的熱變形溫度是試驗裝置上測得的特定溫度。在施加載重負荷使試樣受載的最大彎曲正應力為1.81MPa或0.45MPa條件下，使一定高度的試樣逐漸升溫，試樣達到規定的彎曲形變值的溫度稱聚丙烯試樣的熱變形溫度。它是表示聚丙烯樹脂耐熱性能的重要指標。聚丙烯樹脂的熱變形溫度一般為95100。（二）維卡軟化點聚丙烯樹脂的維卡軟化點是聚丙烯試樣在維卡軟化點試驗裝置上測得的特定溫度。在施加載重負荷1kg或5kg條件下，使試樣逐漸升溫，壓在試樣上的針頭垂直壓入試樣的深