Polyolefins

1 - Preface [Seite 6]
2 - Contents [Seite 8]
3 - 1 Origins of Polyolefins [Seite 16]
3.1 - 1.1 Introduction and Prehistory [Seite 16]
3.2 - 1.2 Polyethylene [Seite 17]
3.2.1 - 1.2.1 Low Density Polyethylene [Seite 17]
3.2.2 - 1.2.2 Karl Ziegler and High Density Polyethylene [Seite 18]
3.2.3 - 1.2.3 Standard Oil of Indiana [Seite 20]
3.2.4 - 1.2.4 Phillips Petroleum and High Density Polyethylene [Seite 20]
3.2.5 - 1.2.5 Linear Low Density Polyethylene [Seite 21]
3.3 - 1.3 Isotactic Polypropylene [Seite 22]
3.3.1 - 1.3.1 Giulio Natta, Milan Politechnico and Montecatini [Seite 22]
3.3.2 - 1.3.2 Standard Oil of Indiana and Phillips Petroleum [Seite 23]
3.4 - 1.4 Isotactic Polybutene-1 [Seite 24]
3.5 - 1.5 Isotactic Polymers of Higher Olefins and Poly(4-Methyl Pentene-1) [Seite 25]
3.6 - 1.6 Ethylene-Propylene Rubber [Seite 26]
3.7 - 1.7 Metallocene Polymerization [Seite 27]
3.8 - 1.8 Stereoregular Polystyrenes [Seite 28]
3.8.1 - 1.8.1 Isotactic Polystyrene [Seite 28]
3.8.2 - 1.8.2 Syndiotactic Polystyrene [Seite 28]
3.9 - 1.9 Syndiotactic Polypropylene [Seite 29]
3.10 - 1.10 Cyclopolyolefins [Seite 29]
3.11 - 1.11 New Metallocene Polyolefin Copolymers [Seite 31]
3.12 - 1.12 Current Production Levels [Seite 31]
3.13 - 1.13 Bulk Polymer Properties and Chemical Stability [Seite 32]
3.14 - References [Seite 34]
4 - 2 Characterization Methods [Seite 38]
4.1 - 2.1 Introduction [Seite 38]
4.2 - 2.2 Asymmetric Carbon Atoms and Tacticity [Seite 38]
4.2.1 - 2.2.1 Low Molecular Weight Compounds [Seite 38]
4.2.2 - 2.2.2 Polyolefins [5] [Seite 39]
4.2.3 - 2.2.3 Tacticity Levels [Seite 41]
4.3 - 2.3 Crystallinity [Seite 42]
4.4 - 2.4 Crystal Structure [16, 17] [Seite 43]
4.5 - 2.5 Chain Conformations in Crystals [Seite 47]
4.6 - 2.6 Molecular Weight Distribution [7, 34, 35] [Seite 48]
4.7 - 2.7 Orientation [Seite 52]
4.7.1 - 2.7.1 Uniaxial Orientation [Seite 52]
4.7.2 - 2.7.2 Biaxial Orientation [Seite 55]
4.8 - 2.8 Superstructure [Seite 58]
4.9 - References [Seite 59]
5 - 3 Crystallography of Polyolefins [Seite 64]
5.1 - 3.1 Introduction [Seite 64]
5.2 - 3.2 Early Investigations of Low Molecular Weight Paraffinic Compounds [Seite 64]
5.3 - 3.3 Polyethylene [Seite 70]
5.4 - 3.4 Isotactic Polypropylene [Seite 73]
5.5 - 3.5 Syndiotactic Polypropylene [Seite 75]
5.6 - 3.6 Isotactic Polybutene-1 [Seite 77]
5.7 - 3.7 Syndiotactic Polybutene-1 [Seite 78]
5.8 - 3.8 Isotactic Poly(4-Methyl Pentene-1) [Seite 78]
5.9 - 3.9 Isotactic Polymers of Other a-Olefins [Seite 80]
5.10 - 3.10 Isotactic Polystyrene [Seite 81]
5.11 - 3.11 Syndiotactic Polystyrene [Seite 82]
5.12 - 3.12 Summary and Trends [Seite 83]
5.13 - References [Seite 83]
6 - 4 Single Crystals: Structural Hierarchy and Morphology [Seite 90]
6.1 - 4.1 Introduction [Seite 90]
6.2 - 4.2 Polyethylene [Seite 90]
6.2.1 - 4.2.1 Single Crystals [Seite 90]
6.2.2 - 4.2.2 Flow-Induced Structures from Solution [Seite 92]
6.2.3 - 4.2.3 Bulk Structure [Seite 93]
6.3 - 4.3 Isotactic Polypropylene [Seite 95]
6.3.1 - 4.3.1 Single Crystals [Seite 95]
6.3.2 - 4.3.2 Flow-Induced Structures from Solution [Seite 95]
6.3.3 - 4.3.3 Bulk Structure [Seite 96]
6.4 - 4.4 Syndiotactic Polypropylene [Seite 97]
6.5 - 4.5 Isotactic Polybutene-1 [Seite 98]
6.5.1 - 4.5.1 Single Crystals [Seite 98]
6.5.2 - 4.5.2 Bulk Structure [Seite 98]
6.6 - 4.6 Isotactic Poly(4-Methyl Pentene-1) [Seite 99]
6.6.1 - 4.6.1 Single Crystals [Seite 99]
6.6.2 - 4.6.2 Flow-Induced Structures from Solution [Seite 99]
6.6.3 - 4.6.3 Bulk Structures [Seite 100]
6.7 - 4.7 Isotactic Polystyrene [Seite 100]
6.7.1 - 4.7.1 Single Crystals [Seite 100]
6.7.2 - 4.7.2 Flow-Induced Structures from Solution [Seite 101]
6.7.3 - 4.7.3 Bulk Structure [Seite 101]
6.8 - 4.8 Syndiotactic Polystyrene [Seite 102]
6.8.1 - 4.8.1 Single Crystals [Seite 102]
6.8.2 - 4.8.2 Bulk Structures [Seite 102]
6.9 - 4.9 Summary [Seite 102]
6.10 - References [Seite 103]
7 - 5 Spherulites and Quiescent Crystallization [Seite 106]
7.1 - 5.1 Introduction [Seite 106]
7.2 - 5.2 Spherulites [Seite 106]
7.2.1 - 5.2.1 Quiescently Crystallized Polymers [Seite 106]
7.2.2 - 5.2.2 Polyethylene [Seite 106]
7.2.3 - 5.2.3 Isotactic Polypropylene [Seite 108]
7.2.4 - 5.2.4 Syndiotactic Polypropylene [Seite 109]
7.2.5 - 5.2.5 Isotactic Polybutene-1 [Seite 109]
7.2.6 - 5.2.6 Isotactic Poly(4-methyl pentene-1) [Seite 110]
7.2.7 - 5.2.7 Isotactic Polystyrene [Seite 110]
7.2.8 - 5.2.8 Syndiotactic Polystyrene [Seite 110]
7.3 - 5.3 Quiescent Crystallization Kinetics [Seite 111]
7.3.1 - 5.3.1 General [Seite 111]
7.3.2 - 5.3.2 Polyethylene [Seite 113]
7.3.3 - 5.3.3 Isotactic Polypropylene [Seite 114]
7.3.4 - 5.3.4 Syndiotactic Polypropylene [Seite 115]
7.3.5 - 5.3.5 Isotactic Polybutene-1 [Seite 115]
7.3.6 - 5.3.6 Isotactic Polystyrene [Seite 115]
7.3.7 - 5.3.7 Syndiotactic Polystyrene [Seite 116]
7.4 - 5.4 Time-Temperature Transformation and Continuous Cooling Transformation Plots [Seite 116]
7.5 - 5.5 Summary and Perspectives [Seite 117]
7.6 - References [Seite 118]
8 - 6 Polyolefin Copolymers and Blends [Seite 122]
8.1 - 6.1 Introduction [Seite 122]
8.2 - 6.2 Stereoblock Copolymers [1, 2] [Seite 123]
8.3 - 6.3 Copolymers of Polyethylene [Seite 124]
8.3.1 - 6.3.1 General [Seite 124]
8.3.2 - 6.3.2 Ethylene-Propylene Copolymers (EPM) [Seite 125]
8.3.3 - 6.3.3 Ethylene-Butene-1/Hexene-1 Copolymers [Seite 126]
8.3.4 - 6.3.4 Ethylene-Octene Copolymers [Seite 126]
8.3.5 - 6.3.5 Ethylene-Styrene Copolymers [Seite 128]
8.3.6 - 6.3.6 Ethylene-Cyclopentene/Norbornene Copolymers [Seite 128]
8.4 - 6.4 Copolymers of Polypropylene [Seite 129]
8.4.1 - 6.4.1 Isotactic Polypropylene with Ethylene [53] [Seite 129]
8.4.2 - 6.4.2 Isotactic Polypropylene with Other Monomers [Seite 130]
8.4.3 - 6.4.3 Syndiotactic Polypropylene with Butene-1 [Seite 130]
8.5 - 6.5 Blends [Seite 130]
8.5.1 - 6.5.1 Inter-Polyolefin Homopolymer Miscibility [Seite 130]
8.5.2 - 6.5.2 Polypropylene-Ethylene Copolymer Blends [Seite 131]
8.5.3 - 6.5.3 Polypropylene Dynamic Vulcanizates [68] [Seite 131]
8.6 - 6.6 Perspective [Seite 132]
8.7 - References [Seite 132]
9 - 7 Polymer Melt Processing, Rheological Properties, and Orientation in Flowing Polymer Melts [Seite 136]
9.1 - 7.1 Introduction [Seite 136]
9.2 - 7.2 Polymer Melt Processing Technology [Seite 136]
9.2.1 - 7.2.1 Single Screw Extrusion [1, 2] [Seite 136]
9.2.2 - 7.2.2 Twin Screw Extrusion and Polyolefin Modification/Grafting [2-4] [Seite 137]
9.2.3 - 7.2.3 Die Extrusion [11] [Seite 139]
9.3 - 7.3 Rheological Properties of Polymer Melts [Seite 141]
9.4 - 7.4 Effects of Additives [Seite 146]
9.5 - 7.5 Early Observations of Flow Birefringence [Seite 146]
9.6 - 7.6 Flow Birefringence and Stress [Seite 147]
9.7 - 7.7 Stress Optical Coefficients and Molecular Structure [Seite 149]
9.8 - 7.8 Orientation Factors and Stress in Melts [Seite 150]
9.9 - 7.9 Flow in Dies [Seite 151]
9.9.1 - 7.9.1 Flow Patterns and Flow Birefringence [Seite 151]
9.9.2 - 7.9.2 Unstable Flow [Seite 153]
9.9.3 - 7.9.3 Flow Structuring of Polyolefins [Seite 153]
9.10 - 7.10 Summary [Seite 154]
9.11 - References [Seite 155]
10 - 8 Melt Spinning [Seite 160]
10.1 - 8.1 Introduction [Seite 160]
10.2 - 8.2 Melt Spinning Process [Seite 160]
10.2.1 - 8.2.1 General [Seite 160]
10.2.2 - 8.2.2 Continuous Filaments [Seite 162]
10.2.3 - 8.2.3 Bulked Continuous Filament Yarns [Seite 162]
10.2.4 - 8.2.4 Staple Fibers [15] [Seite 162]
10.2.5 - 8.2.5 Spunbonded Fabrics [14, 18-21] [Seite 163]
10.2.6 - 8.2.6 Melt-Blown Fabrics [14] [Seite 164]
10.3 - 8.3 Dynamics, Heat Transfer, and Modeling in Melt Spinning [Seite 164]
10.3.1 - 8.3.1 Dynamics and Heat Balance [Seite 164]
10.3.2 - 8.3.2 Modeling of Melt Spinning [Seite 166]
10.4 - 8.4 Melt Flow Instabilities [Seite 167]
10.4.1 - 8.4.1 Die Flow (see also Section 7.9.2) [Seite 167]
10.4.2 - 8.4.2 Spinline Disturbances/Instabilities [Seite 168]
10.5 - 8.5 Melt Spinning of Vitrifying Polyhydrocarbons [Seite 169]
10.5.1 - 8.5.1 Atactic Polystyrene [Seite 169]
10.5.2 - 8.5.2 Cyclopolyolefins [Seite 170]
10.5.3 - 8.5.3 Other Vitrifying Thermoplastics [Seite 171]
10.5.4 - 8.5.4 Modeling of Orientation-Birefringence Development [Seite 171]
10.6 - 8.6 Polyethylene [Seite 172]
10.6.1 - 8.6.1 High-Density Polyethylene [Seite 172]
10.6.2 - 8.6.2 Ultrahigh Modulus Polyethylene Fibers [Seite 176]
10.6.3 - 8.6.3 Polyethylene Copolymers [Seite 176]
10.6.4 - 8.6.4 Polyethylene-Polystyrene Blends [Seite 177]
10.7 - 8.7 Isotactic Polypropylene [Seite 178]
10.7.1 - 8.7.1 High Tacticity Polymers [Seite 178]
10.7.2 - 8.7.2 Lower Tacticity Polymers [Seite 183]
10.7.3 - 8.7.3 Isotactic Polypropylene-Particulate Compounds [Seite 186]
10.7.4 - 8.7.4 Isotactic Polypropylene Blends [Seite 186]
10.7.5 - 8.7.5 Isotactic Polypropylene Thermoplastic Dynamic Vulcanizates [Seite 187]
10.8 - 8.8 Syndiotactic Polypropylene [Seite 188]
10.9 - 8.9 Isotactic Polybutene-1 [Seite 190]
10.10 - 8.10 Isotactic Poly(4-Methyl Pentene-1) [Seite 191]
10.11 - 8.11 Syndiotactic Polystyrene [Seite 192]
10.12 - 8.12 Trends and Conclusions [Seite 193]
10.13 - References [Seite 194]
11 - 9 Film Processing and Profile Extrusion [Seite 200]
11.1 - 9.1 Introduction [Seite 200]
11.2 - 9.2 Film Extrusion Processes [Seite 200]
11.2.1 - 9.2.1 Cast Film Extrusion [Seite 200]
11.2.2 - 9.2.2 Tubular Blown Film Extrusion [Seite 201]
11.2.3 - 9.2.3 Tentering Frame for Biaxially Oriented Film [12] [Seite 202]
11.2.4 - 9.2.4 Double Bubble Process for Biaxially Oriented Film [13] [Seite 203]
11.3 - 9.3 Dynamics, Heat Transfer, and Modeling [Seite 204]
11.3.1 - 9.3.1 Cast Film Extrusion [16-18] [Seite 204]
11.3.2 - 9.3.2 Tubular Blown Film Extrusion [Seite 205]
11.4 - 9.4 Melt Flow and Solidification Instabilities [Seite 207]
11.4.1 - 9.4.1 Haze and Surface Roughness [Seite 207]
11.4.2 - 9.4.2 Die Flow Produced Extrudate Distortion [Seite 209]
11.4.3 - 9.4.3 Cast Film Instabilities [Seite 209]
11.4.4 - 9.4.4 Bubble Instabilities [Seite 210]
11.5 - 9.5 Profile Extrusion [Seite 211]
11.6 - 9.6 Atactic Polystyrene Film [Seite 212]
11.6.1 - 9.6.1 Tubular Blown Film [Seite 212]
11.6.2 - 9.6.2 Biaxially Stretched Film [Seite 213]
11.7 - 9.7 Polyethylene Film [Seite 214]
11.8 - 9.8 Isotactic Polypropylene Film [Seite 217]
11.8.1 - 9.8.1 Cast Film [Seite 217]
11.8.2 - 9.8.2 Tubular Blown Film [Seite 218]
11.8.3 - 9.8.3 Biaxially Oriented Film [Seite 219]
11.9 - 9.9 Syndiotactic Polypropylene Film [Seite 219]
11.10 - 9.10 Isotactic Polybutene-1 Film [Seite 221]
11.11 - 9.11 Isotactic Poly(4-Methyl Pentene-1) Film [Seite 221]
11.12 - 9.12 Syndiotactic Polystyrene Film [Seite 221]
11.13 - 9.13 Summary and Conclusions [Seite 222]
11.14 - References [Seite 223]
12 - 10 Molding [Seite 228]
12.1 - 10.1 Introduction [Seite 228]
12.2 - 10.2 Molding Processes [Seite 228]
12.2.1 - 10.2.1 Compression Molding [Seite 228]
12.2.2 - 10.2.2 Injection Molding [Seite 229]
12.2.3 - 10.2.3 Blow Molding [Seite 234]
12.2.4 - 10.2.4 Thermoforming [31] [Seite 235]
12.2.5 - 10.2.5 Scrapless Forming [32] [Seite 236]
12.2.6 - 10.2.6 Rotational Molding [33] [Seite 236]
12.3 - 10.3 Dynamics, Heat Transfer, and Modeling [Seite 237]
12.3.1 - 10.3.1 Injection Molding [Seite 237]
12.3.2 - 10.3.2 Blow Molding [Seite 240]
12.4 - 10.4 Atactic Polystyrene and Vitrifying Polyolefins [Seite 241]
12.4.1 - 10.4.1 Injection Molding [Seite 241]
12.4.2 - 10.4.2 Blow Molding [Seite 242]
12.4.3 - 10.4.3 Modeling of Orientation-Birefringence Development [Seite 242]
12.5 - 10.5 Polyethylene [Seite 244]
12.5.1 - 10.5.1 Injection Molding [Seite 244]
12.5.2 - 10.5.2 Blow Molding [Seite 246]
12.5.3 - 10.5.3 Rotational Molding [Seite 247]
12.6 - 10.6 Isotactic Polypropylene [Seite 247]
12.7 - 10.7 Syndiotactic Polypropylene [Seite 248]
12.8 - 10.8 Isotactic Poly(4-Methyl Pentene-1) [Seite 249]
12.9 - 10.9 Isotactic Polystyrene [Seite 250]
12.10 - 10.10 Syndiotactic Polystyrene [Seite 250]
12.11 - 10.11 Trends and Conclusions [Seite 250]
12.12 - References [Seite 251]
13 - 11 Mechanical Properties of Polyolefins [Seite 256]
13.1 - 11.1 Introduction [Seite 256]
13.2 - 11.2 Stress and Small Strain Elasticity [Seite 256]
13.3 - 11.3 Influence of Molecular Weight [Seite 258]
13.4 - 11.4 Influence of Temperature [Seite 258]
13.5 - 11.5 Influence of Crystallinity and Comparisons to Other Materials [Seite 259]
13.6 - 11.6 Uniaxial Large Strain Behavior [3, 4] [Seite 260]
13.7 - 11.7 Mechanical Properties of Melt-Spun/Drawn Fibers [Seite 260]
13.8 - 11.8 High Modulus Polyolefin Fibers [Seite 263]
13.9 - 11.9 Mechanical Properties of Films [Seite 263]
13.10 - 11.10 Mechanical Property Modification by Copolymerization and Blending [Seite 264]
13.11 - References [Seite 265]
14 - Subject Index [Seite 266]
15 - Author Index [Seite 270]