聚丙烯纤维的发展特性与生产工艺
聚丙烯纤维的特点及应用
本文摘自再生资源回收-变宝网（）聚丙烯纤维的特点及应用变宝网9月7日讯聚丙烯纤维是一种合成纤维，由丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成，也叫丙纶，今天小编就带大家去了解聚丙烯纤维的相关特性。
一、聚丙烯纤维的性能特点（1）质轻聚丙烯纤维的密度为0.90-0.92 g/cm3，在所有化学纤维中是最轻的，比锦纶轻20%，比涤纶轻30%，比粘胶纤维轻40%，因此很适合做冬季服装的絮填料或滑雪服、登山服等的面料。
（2）强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀丙纶强度高（干态、湿态下相同），是制造渔网、缆绳的理想材料；耐磨性和回弹性好，强度与涤纶和锦纶相似，回弹率可与锦纶、羊毛相媲美，比涤伦、粘胶纤维大得多；丙纶的尺寸稳定性差，易起球和变形，抗微生物，不蛀；耐化学药品性优于一般纤维。
（3）具有电绝缘性和保暖性聚丙烯纤维电阻率很高（7×1019Ω.cm），导热系数小，与其他化学纤维相比，丙纶的电绝缘性和保暖性最好，但加工时易产生静电。
（4）耐热及耐老化性能差聚丙烯纤维的熔点低（165~173℃），对光和热的稳定性差，所以，丙纶的耐热性、耐老化性差，不耐熨烫。
但可以通过在纺丝时加入防老化剂来提高其抗老化性能。
（5）吸湿性及染色性差聚丙烯纤维的吸湿性和染色性在化学纤维中是最差的，几乎不吸湿，其回潮率小于0.03%。
细旦丙纶具有较强的芯吸作用，水汽可以通过纤维中的毛细管来排除。
制成服装后，服装的舒适性较好，尤其是超细丙纶纤维，由于表面积增大，能更快地传递汗水，使皮肤保持舒适感。
由于纤维不吸湿且缩水率小，丙纶织物具有易洗快干的特点。
丙纶的染色性较差，颜色淡，染色牢度差。
普通燃料均不能使其染色，有色丙纶多数是采用纺前着色生产的。
可采用原液着色、纤维改性，在熔融纺丝前掺混燃料络合剂。
二、聚丙烯纤维的分类聚丙烯纤维可分为长纤维、短纤维、纺黏无纺布、熔喷无纺布等。
聚丙烯长纤维可分为普通长纤维和细旦长纤维(单丝纤度≤2.2 dtex，可用于生产服装与装饰和部分产业用长丝制品。
混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法
混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法一、引言随着工业化进程的不断加速，建筑行业也在不断发展，对建筑材料的要求越来越高。
混凝土作为建筑行业的主要材料之一，其性能的优化也成为了当前的研究热点之一。
近年来，研究表明在混凝土中添加一定量的聚丙烯纤维可以大幅度改善混凝土的性能，本文将对混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法进行探讨。
二、聚丙烯纤维的特性聚丙烯纤维是一种合成纤维，通常由聚丙烯单体制成。
它具有以下特性：1. 轻质：聚丙烯纤维比钢材轻得多，可以降低混凝土的密度，提高混凝土的强度和耐久性。
2. 抗拉强度高：聚丙烯纤维的抗拉强度比同样体积的钢材高得多，可以提高混凝土的耐久性和抗裂性。
3. 耐腐蚀性强：聚丙烯纤维不易受到氧化和腐蚀，可以增加混凝土的耐久性。
4. 易于加工：聚丙烯纤维可以通过模压、挤压、拉伸等多种方式加工成不同形状的纤维，可以满足不同混凝土的需要。
三、混凝土中添加聚丙烯纤维的作用1. 提高混凝土的抗裂性：由于聚丙烯纤维的高强度和高韧性，可以有效地防止混凝土在受到外力作用时发生裂缝，从而提高混凝土的抗裂性。
2. 提高混凝土的耐久性：聚丙烯纤维的耐腐蚀性强，可以减少混凝土中的钢筋腐蚀现象，从而提高混凝土的耐久性。
3. 提高混凝土的强度：由于聚丙烯纤维的轻质和高强度，可以增加混凝土的强度和刚度，从而提高混凝土的承载能力。
4. 提高混凝土的韧性：聚丙烯纤维的高韧性可以有效地吸收混凝土中的能量，从而提高混凝土的韧性和抗震性能。
四、混凝土中添加聚丙烯纤维的方法1. 混凝土搅拌过程中添加：将聚丙烯纤维加入到混凝土搅拌机中，与混凝土一同搅拌，使其均匀分布在混凝土中。
2. 手工添加：将聚丙烯纤维均匀撒在混凝土的表面，然后用手工或机械工具将其混合到混凝土中。
3. 空气喷雾添加：将聚丙烯纤维利用喷雾器均匀喷雾到混凝土表面，然后用机械工具将其混合到混凝土中。
4. 水泥砂浆中添加：将聚丙烯纤维加入到水泥砂浆中，与水泥砂浆一同搅拌，使其均匀分布在水泥砂浆中。
化纤工艺聚丙烯纤维工艺概述
化纤工艺聚丙烯纤维工艺概述聚丙烯纤维是一种常见的合成纤维，具有重量轻、强度高、耐磨损等特点，在纺织工业中得到广泛应用。
本文将对聚丙烯纤维的工艺进行概述，包括原料准备、纺丝工艺、改性处理、拉伸固化等环节。
1. 原料准备
聚丙烯是聚合物的主要成分，可通过乙烯的共聚和聚合反应得到。
在工业生产中，常用的聚丙烯原料是聚丙烯颗粒。
为了提高纺丝过程中的流动性和可纺性，通常会在聚丙烯颗粒中加入一定量的助剂，如润滑剂、抗静电剂等。
2. 纺丝工艺
纺丝是将聚丙烯颗粒溶解成熔体，并通过纺丝装置形成纤维的工艺过程。
首先，将聚丙烯颗粒放入纺丝设备的料斗中，经过高温加热，使颗粒熔化成熔融聚丙烯。
然后，通过旋转喷丝孔，在气流的作用下将熔融聚丙烯拉伸成纤维状，并冷却定型。
3. 改性处理
为了改变聚丙烯纤维的性能或赋予其特殊功能，常常需要对其进行改性处理。
其中一种常见的改性方法是添加添加剂，如染料、抗菌剂等。
这些添加剂能够为纤维提供颜色、抗菌、防火等特性。
同时，还可以通过交联反应、溶液喷涂等方法对聚丙烯纤维进行改性。
4. 拉伸固化
拉伸固化是指将纺丝成型的聚丙烯纤维经过拉伸和加热处理，使其具有更好的强度和尺寸稳定性。
在拉伸过程中，纤维会被延长，并且在升温后固化，形成合适的纤维结构。
这一过程通常会在纺丝机后的固化烤箱中完成。
综上所述，聚丙烯纤维的工艺主要包括原料准备、纺丝工艺、改性处理和拉伸固化。
每个环节都对最终纤维的性能产生重要影响，需要精细控制。
随着工艺技术的不断发展，聚丙烯纤维的品质和性能将进一步提高，为纺织业提供更好的材料选择。
聚丙烯纤维工艺流程
聚丙烯纤维工艺流程在现代纺织工业中，聚丙烯纤维是一种常用的合成纤维材料。
聚丙烯纤维具有轻巧、耐磨、易打理等优点，在服装、家居用品等方面都有广泛的应用。
本文将介绍聚丙烯纤维的生产工艺流程。
原料准备制备聚丙烯纤维的最主要原料是聚丙烯树脂。
聚丙烯树脂通常以粉末或颗粒的形式存在，生产之前需要对聚丙烯树脂进行精细的筛选和处理，确保原料质量良好，以提高后续生产工艺的稳定性。
熔融纺丝将经过处理的聚丙烯树脂投入到高温熔融装置中，加热至合适的熔融温度，使其变成熔融状态。
随后，将熔融的聚丙烯树脂通过纺丝孔板，将熔融聚丙烯挤出成细丝，同时冷却固化，形成初步的聚丙烯纤维。
拉伸拉力初步形成的聚丙烯纤维通过一系列的拉伸拉力过程，使纤维分子排列更加均匀，增强纤维的拉伸强度和柔软度。
在拉伸拉力的过程中，需要控制合适的温度和速度，以确保纤维质量达到要求。
热固化拉伸拉力完成后，聚丙烯纤维需要经过热固化工艺。
在高温条件下，使纤维分子间的结合更加牢固，提高纤维的热稳定性和耐磨性，确保纤维的品质。
切断整理热固化后的聚丙烯纤维经过切断整理，将长纤维裁剪成合适长度，并进行整理处理，使纤维表面光滑、整齐，适合后续的染色或加工。
切断整理是生产环节中的最后一道工序，直接影响着聚丙烯纤维的最终质量。
总结通过以上工艺流程，我们可以生产出高质量的聚丙烯纤维，为纺织产业提供优质原材料。
聚丙烯纤维在日常生活中有着广泛的应用前景，其轻便、易打理、耐磨等特性使其成为人们喜爱的纤维材料之一。
希望通过本文的介绍，能够更加了解聚丙烯纤维的生产工艺流程，促进纺织产业的发展与创新。
混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法
混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法一、背景介绍混凝土是一种常用的建筑材料，由水泥、骨料和水等原材料混合而成，具有高强度、耐久性好等优点。
然而，混凝土也存在着一些缺陷，如易开裂、易受温度变化影响等。
为了弥补这些缺陷，可以在混凝土中添加聚丙烯纤维。
本文将重点介绍混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法。
二、聚丙烯纤维的特性聚丙烯纤维是一种由聚丙烯单体聚合而成的合成纤维，具有轻、柔软、耐腐蚀、防火等特点。
聚丙烯纤维可以用于各种不同的应用领域，如纺织品、卫生用品、建筑材料等。
在建筑材料领域，聚丙烯纤维具有以下特性：1.增强混凝土的韧性和耐久性。
2.改善混凝土的抗裂性能。
3.增强混凝土的抗冲击性能。
4.提高混凝土的抗渗透性。
5.减少混凝土的收缩和变形。
6.改善混凝土的抗冻性能。
三、混凝土中添加聚丙烯纤维的作用混凝土中添加聚丙烯纤维可以起到以下几个作用：1.增强混凝土的韧性和耐久性聚丙烯纤维可以增加混凝土的韧性和耐久性，使其能够承受更大的压力和拉力，从而使混凝土更加牢固和耐用。
2.改善混凝土的抗裂性能混凝土中添加聚丙烯纤维可以有效地改善混凝土的抗裂性能，减少混凝土因温度变化和干燥引起的裂缝，并且可以在混凝土表面形成一个均匀的纤维网，增加混凝土的强度和韧性。
3.增强混凝土的抗冲击性能聚丙烯纤维可以增强混凝土的抗冲击性能，减少混凝土受到外力冲击时的损伤和破坏，从而使混凝土更加耐用。
4.提高混凝土的抗渗透性混凝土中添加聚丙烯纤维可以改善混凝土的抗渗透性能，防止混凝土遭受水侵蚀，从而延长混凝土的使用寿命。
5.减少混凝土的收缩和变形聚丙烯纤维可以减少混凝土的收缩和变形，防止混凝土在干燥过程中出现裂缝和变形，从而使混凝土更加稳定和耐用。
6.改善混凝土的抗冻性能混凝土中添加聚丙烯纤维可以改善混凝土的抗冻性能，减少混凝土受到冻融循环的影响，从而延长混凝土的使用寿命。
四、混凝土中添加聚丙烯纤维的方法混凝土中添加聚丙烯纤维的方法有以下几种：1.直接添加法将聚丙烯纤维直接加入混凝土中，与水泥、骨料等原材料一起混合搅拌，使其均匀分散在混凝土中。
聚丙烯生产工艺发展
聚丙烯(PP)晶体结构规整,具备易加工、抗冲击强度、抗挠曲性以及电绝缘性好等优点,它的应用十分广泛,特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面,是合成树脂中消费增速最快、用途最广的品种。
随着催化剂技术的进步、设备制造能力的提高和市场对新产品需要的不断增加,聚丙烯生产工艺也在不断的改进和完善。
1聚丙烯生产工艺发展根据反应介质及反应器构型的不同,聚丙烯生产工艺主要有:淤浆法、本体法(包括本体-气相法组合)和气相法。
1.1浆液法世界上最早用于聚丙烯生产,直到20世纪80年代,它还占主要地位。
特点是将丙烯溶于惰性烃类稀释剂中进行聚合,主要有意大利的Montecatini 工艺、美国Hercules 工艺、日本三井东压化学工艺、美国Amoco 工艺、日本三井油化工艺以及索维尔工艺等。
该工艺流程长,成本高,操作与投资费用较高。
除生产少量高性能的塑料合金外,自20世纪80年代以后,新、改建的大型聚丙烯装置基本不再采用。
1.2本体法(本体-气相法组合)该工艺特点是反应体系中不加任何其它溶剂,将催化剂直接分散在液相丙烯中进行聚合反应。
20世纪70年代后期的装置大都基于此法。
本体法工艺有过多种工艺路线。
根据聚合反应器的不同,可分为釜式聚合工艺和管式聚合工艺,经过多年的发展和竞争,目前应用较多的主要有Basell 公司的Spheripol 工艺、日本三井化学公司的Hypol 工艺和Borealis 公司的的Borstar 工艺等。
Spheripol 工艺自1982年首次工业化以来,是迄今为止最成功、应用最为广泛的聚丙烯生产工艺。
它是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺,采用一个或者多个环管反应器和一个或多个串联的气相流化床反应器,在环管反应器中进行均聚和无规共聚,在气相流化床中生产抗冲共聚物。
虽然流程相比之下较长,但设备简单,投资不高,操作稳定可靠,产品性能好。
Hypol 工艺于20世纪80年代初期开发成功,采用HY-HS-II 催化剂(TK-II),是一种多级聚合工艺。
丙纶生产工艺
丙纶生产工艺丙纶，又称聚丙烯纤维，是一种合成纤维，具有高强度、轻质、耐磨、耐酸碱、良好的染色性和抗菌性等特性，广泛应用于纺织、汽车制造等行业。
以下将介绍丙纶的生产工艺。
丙纶的生产工艺一般包括聚合、纺丝、拉伸整理和加工四个步骤。
首先是聚合步骤。
聚合是将丙烯单体加入聚合反应器中，在一定的温度和压力下，通过引发剂的作用，使丙烯单体分子发生聚合，形成聚丙烯颗粒。
聚合反应器中的温度、压力和引发剂的使用量等参数需要严格控制，以确保聚合反应能够顺利进行。
接下来是纺丝步骤。
将聚合得到的聚丙烯颗粒通过熔融法进行纺丝。
首先将聚丙烯颗粒加热至熔点以上，使其熔化成为熔体。
然后将熔体通过纺丝头喷出，并在喷丝过程中形成纤维。
纤维在喷丝后往往需要经过冷却、拉伸等处理，以使其形成稳定的纤维结构。
拉伸整理是丙纶生产工艺中的重要步骤之一。
在拉伸整理步骤中，纤维会经过多次拉伸和加热处理，以调整纤维的物理性能。
首先，在高温下对纤维进行拉伸，使其在纵向具有较高的强度和断裂伸长率。
然后，对拉伸后的纤维进行热定型处理，使其保持拉伸时的结构和性能。
最后是加工步骤。
加工是将拉伸整理后的丙纶纤维进行后续加工，制成各种丙纶纺织品。
加工过程中需要进行剪切、缩水、染色、整理等处理，以使纤维具有所需的外观和性能。
丙纶的生产工艺中涉及到多个工艺环节，每个环节都需要精确的控制参数，以确保产品质量和生产效率。
此外，丙纶的生产过程中还需要注意环境保护和资源利用的问题，采用清洁生产技术，减少废气、废水和废渣的产生，同时优化能源利用和原料利用效率。
总之，丙纶的生产工艺包括聚合、纺丝、拉伸整理和加工四个步骤，每个步骤都需要严格控制工艺参数，以保证产品质量和生产效率。
丙纶的生产过程还需要注意环境保护和资源利用的问题，采用清洁生产技术，实现可持续发展。
烟用聚丙烯丝束生产工艺探讨
烟用聚丙烯丝束生产工艺探讨
烟用聚丙烯丝束是将聚丙烯纤维束以特定的工艺处理成为一定长度和直径的吸烟辅料。
本文探讨了烟用聚丙烯丝束的生产工艺。
1. 原材料准备
首先需要准备聚丙烯纤维。
聚丙烯在化学结构上具有烯烃基团，易于进行化学反应，
且具有高耐热性、耐化学腐蚀性等优良性能。
所以，聚丙烯纤维是生产烟用聚丙烯丝束的
首要原材料。
在生产中往往采用直接纺纱法或者湿式纺纱法将聚丙烯纤维制成原始纱。
2. 处理原始纱
为了满足不同烟草卷烟的需要，需要对原始纱进行加工。
处理原始纱的方法有热空气
收缩、热凝固、涂覆等等。
这些方法的实质是改变纤维之间的相对位置和距离，使其具有
不同的收缩能力、匀度、毛羽度等性能。
3. 纺丝切割
将处理后的聚丙烯纤维通过纺纱机成为聚丙烯纤维束，然后对其进行切割。
切割过程
必须控制丝束的长度和直径，以满足不同卷烟的需要。
4. 丝束修整
将经过切割的聚丙烯丝束放入丝束修整机中进行处理。
丝束修整机可以调整丝束的线
密度和线形，使其具有均匀的密度和形状，并且去除荒丝、毛毛等不良质量问题。
5. 包装生产
经过丝束修整后，通过包装机进行烟用聚丙烯丝束的分装和包装。
根据市场需求，可
以将丝束包装成不同的规格和数量。
在包装过程中丝束的质量检测是必须的，以保证最终
产品的质量。
总之，烟用聚丙烯丝束的生产工艺是一个复杂的过程，需要对原材料、设备、技术等
方面进行综合考虑，以实现最终产品性能的稳定和卓越。
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聚丙烯纤维的发展:特性与生产工艺B.Schmenk等著刘越译李理校1定义根据10.88版DIN 60001第3部分,聚丙烯(polypropylene)纤维属于聚烯烃(poyolefin)纤维一类。
聚丙烯适合于纤维纺制是由于丙烯特殊的部位及有规立构聚合作用而成为线性大分子。
按照8.91版DIN 60001第4部分以及87版ISO104321标准,聚丙烯的标记符号为PP。
2发明及发展乙烯,作为聚烯烃的代表,很久以来人们一直认为是难于聚合的,而且只有在高压才可实现聚合。
1953年,Karl Ziegler开发出一种在低温常压下借助金属催化剂的转变实现乙烯聚合的方法。
与游离基聚合、具有大量分支的高压聚乙烯相比,该法所生产聚乙烯具有高结晶度,类似于聚酰胺。
这一发现奠定了聚乙烯聚合的基础。
那时,GiulioNatta,当时的米兰工业化学聚合技术研究院的负责人,借助于所谓的Ziegler催化剂成功地进行了α2烯烃和苯乙烯的聚合。
最初的全同聚丙烯实验室规模的生产开始于1954年初。
不久G.Natta就能解释结晶聚丙烯的结晶结构及其立体结构,而且还引入了“等规”(isotactic)“、无规”(atactic)以及“间规”(syndiotactic)等术语。
他成功地证实了从溶剂中萃取出的不溶物碎块主要是全同结构物质,适合于高强度长丝的生产。
这种全同结构决定了它对应于好的结晶能力,亦即相应于好的物理性质。
通过挤出以及其后的牵伸所纺制的单丝的截面强度为750 N/mm2。
1963年,GiulioNatta和Karl Ziegler因为他们所做的工作而荣获诺贝尔奖。
Montecatini早在1957年就开始了聚丙烯的工业化生产。
聚丙烯纤维的工业化生产最早是由意大利企业Chimiche公司(意大利Terni)开始的,商标名为Meraklon,该纤维被推向市场之后不久,从那时起,这种新的纤维开始与其他的工业化化学纤维(聚酯、聚酰胺及聚丙烯腈)一道出现在人们面前。
由于下述两个原因,这一新型纤维更快的发展受到阻碍:一方面是由于纤维染色性能差,另一方面则是受专利的限制———Mon2tecatini 集团掌握了几乎所有的欧洲熔纺基本专利。
直到70年代初,其他公司几乎仍不可能以工业化规模进行聚丙烯纤维的生产。
直到最早的一批专利期满后,其他公司才开始批量化生产。
由于生产成本低,这一纤维的市场扩展极快。
如今聚丙烯纤维的生产增长率依然高于大多数其他合纤(在过去的10年中年增长率约为7%)。
3聚合物的生产和化学构造3.1单体生产聚丙烯的初始材料为丙烯CH2=CH-CH3,它是一种沸点为47.7℃(临界温度为92℃,临界压力为4.6 MPa)的极易液化的气体。
大部分的丙烯是作为不同天然油组分裂解过程中的副产品出现的,在欧洲,更多地是在通过700℃～900℃汽蒸裂解石脑油制备乙烯过程中获得的,乙烯与丙烯大约按2∶1的比例形成。
作为比较,在美国,高沸点天然油馏分在400℃～500℃下催化裂解形成汽油馏分是更为重要的。
这里,除生成乙烯和丙烯外,同时还生成大量的乙烷、丙烷和丁烷。
大量的这种液态石油气(LPG)从天然气中获得,在美国尤其如此。
这些液态气体馏分的催化裂解还用于制取乙烯和丙烯。
在最近几年中,丙烷脱氢作为制备丙烯的第三种方法已经引起足够的重视。
由于丙烷在液态形式下可以较好的成本效益进行长距离运输,这样就可能远离炼油厂进行丙烯的大量生产(Olefiex和Catofin工艺)。
为了得到聚合所需的纯度,原材料丙烯必须是纯净的,特别是极性的和高度不饱和的化合物必须消除干净,剩余含量必须降到最低。
3.2聚合物生产对于纤维的生产,通过立构有择聚合作用生产的合适的等规聚丙烯(iPP)几乎专用多相Ziegler2Natta(ZN)催化剂完成。
只是近几年来,出现了一种均相二茂金属络合物催化剂———又称为单晶格催化剂———开始用于等规聚丙烯工业化规模的生产,该催化剂是以固定形式置于一固体载体上起作用的。
在反应过程中,发生所谓的配位聚合作用或者嵌入聚合作用。
首先,单体与催化剂中心的过渡金属M(传统的ZN催化剂是Ti,而多数的二茂金属催化剂是Zr)发生配位键合,然后被接入到过渡金属和增长的聚合物链(嵌入式)间。
标准的聚合热函为-104.1 kJ/mol。
嵌入聚合反应,大多数在明确部位发生(伯位或者1,2位嵌入)如方程式(1)图解所示,因此是按规则地头尾相连方式。
只在PP采用二茂金属络合物催化剂生产的情况下(mPP),聚合物才可检测出轻微的无规区域(最高可达1%),而这也是导致通常得到的mPP型产品熔点稍低的原因。
其后进一步的嵌入聚合大多数是有规立构聚合,即对于等规聚丙烯,单体都会并入到新的非对称碳原子的相同立体结构中(指相邻的叔C原子,对间同聚丙烯发生相同的结构变化仅仅是由于二茂金属络合物催化剂的原因,间规聚丙烯在技术上变得可行)。
关于立体结构的详细情况将在3.3中予以介绍。
聚合物链终止主要是通过少量加氢以调整子量(方程式2)或者是用添加单体控制分子(方程式3)的链位转移反应来完成。
对于聚合链的终止,除了用氢进行链位转移反应外,按照程式4在使用二茂金属络合物催化剂情况下进β2H脱除达到链终止也是很重要的。
3.2.1多相Ziegler2Natta催化剂到目前为止,在多相ZN催化剂的发展过程中四个发展阶段的优劣(区别)已经得出,而且在立构选择性(等规指数)、催化效率(每克催化剂可催化的PP公斤数)以及聚合物粒子形态的控制上都已经取得了重要的进展。
多相ZN催化剂至少由两部分组成,含有钛氯化物的结晶固态组分和烷基铝复合物如二乙基氯化铝(DEAC)或三乙基铝(TEA)组成的复合催化剂,其中烷基化钛氯化物位于结晶体的表面,形成单体能够接入的真正起到催化效果的Ti—C键。
这里,结晶结构和在结晶的表面钛的配位条件的知识就成为了解催化中心的关键,其几何形状决定着聚合作用的立构有择(活性中心对映结构控制)。
另外,对于第一代和第二代催化剂,其固体催化剂组分主要是由TiCl3(或者是与AlCl3的混合物)构成。
来自特殊的镁化物活性结构的载体,连同位于表面的配位键合钛氯化物用作第三代和第四代的催化剂。
无论那种情况下,都存在一相似的层面结构。
对于TiCl3的情况,有三个紫色状结构变体,不论那种情况,其中钛离子都被安排在除呈线型纤维状褐色β2变形以外的每两层氯离子层中间。
另外,这种三重层状次序与α2态中六方晶系致密的氯离子堆积相符合,而且也与其在γ2态中体积致密堆积相吻合,对于大多数有效的变体,其催化效果亦是不均匀的。
类似地,在MgClδ2变体所谓的活性态中亦存在有不规则的层状排列。
钛离子被晶体内部的六个氯离子从八面包围,而在晶体表面的钛离子则处于配位的不饱和态。
在晶体侧面的钛离子只与五个氯离子发生配位,另外一个则突出晶体表面,由此被一助催化剂上的烷基基团优先取代,这种不对称催化剂中心通过与钛上的自由配位位置键合以及稍后嵌入Ti—C键而对丙烯取向加以控制。
在结晶片晶基上的钛离子仅由四个氯离子包围,由此导致催化剂中心具有较少的空间限制,因而对于形成无规聚合物以及类似中心的形成一定是在催化剂生产条件下尽可能多地推压形成的。
在此基础上,Cossee以及Arlmann发展了他们被人们广为接受的实质上有规立构的PP聚合模型。
对于第一代催化剂,TiCl3是通过用Al还原TiCl4制得的。
TiCl3和AlCl3的结晶混合物通过研磨粉碎至比表面积为30 m2/g～40 m2/g,转化为具有较高活性的δ2态。
催化剂的活化作用主要受到作为助催化剂的DEAC的影响,催化剂活性可达到1 kg PP/g催化剂的范围,而且等规指数为99%。
Solvay型催化剂则可看作是第二代催化剂的原型,TiCl4用DEAC还原为TiCl3,在选定条件下最先形成的是棕色纤状β2变体,该物质在去除绝大部分的铝组分后转化一高度疏松的δ2TiCl3形态。
最优先的助催化剂仍然是D EAC。
与第一代催化剂相比,第二代催化剂的比表面积以及催化剂活性大约可提高5倍之多,等规指数为95%;与此同时,由于一些典型的ZN催化剂的重现现象,从而使得某些催化剂粒子尺寸分布以及聚合物粒子尺寸的控制成为可能。
对于第三代和第四代催化剂,钛氯化物被固定于一特殊形态的镁氯化物载体上.这种所谓的MgCl2活性结构是一种非常小的δ2变体结晶体,它具有类似于δ2TiCl3的层状结构。
钛氯化物以配位键连接在MgCl2薄层的表面,而TEA常用作助催化剂,其他的应用是Lewis碱,根据它在制备催化剂时加入Lewis碱还是在聚合过程中加入的(与助催化剂一起加入)不同情况,碱又被称为“内Lewis碱”(Bi)或“外Lewis碱”(Be),(原文称为“内电子供体”Di或“外电子供体”Da———译注)。
它们参与催化剂中心即配位键的组成,而且对这些催化剂的活性以及立构规整性具有决定性的影响。
第三代ZN催化剂常用类似于苯基甲酸乙酯以及甲基对苯甲酸之类的芳族羧酸的烷基酯,作为内或者外电子供体。
因此,在悬浮聚合法中可以达到5 kg PP/g～10kg PP/g的催化剂活性,在整体(块状)聚合方式中可以达到15 kg PP/g～30 kg PP/g催化剂的催化活性,等规度指数可达到90%～95%。
最后,第四代催化剂烷基phthalate 用作内电子供体,而甲硅烷基酯(如phenyltriethoxysilane)作为外电子供体。
按此方式,在聚合过程中催化活性可达到30 kg PP/g～60 kg PP/g催化剂,等规指数为95%～99%,这样,多相的ZN催化剂的进展看来决不会终止。
目前一类新的Lewis 碱1,32二酯用作内电子供体,同时不需要额外的外电子供体,就有可能使催化剂活性达到100 kg PP/g催化剂,同时具有95%～99%的高等规指数。
3.2.2茂金属催化剂自从ZN聚合开始应用之时,人们就已经知道了可溶性催化剂,并且作为典型系列进行过研究,但是由于其活性较低,而且立构有择聚合作用看起来似乎不太可能,因此它们较长一段时间处于技术上无应用价值的状态。
1980年,Kaminsky和Sinn发现,由双环戊二烯(络)二氯化锆和甲基铝氧化物(MAO)为助催化剂络合而成的二茂金属络合物复合催化剂在乙烯聚合反应中表现出极高的活性,这又重新唤起人们对均相催化剂的兴趣(图1)。
外消旋乙烯2双(1,2,3,42四氢茚基21)2二氯化锆———这一桥基不对称二茂金属络合物是由Brintzinger和Kaminsky在1985年合成的,并且以MAO作为助催化剂共同应用于iPP的生产中,其后便进入了一个集中对二茂金属络合物催化剂进行学术以及工业研究的阶段,特别是对PP的聚合作用。