Большая энциклопедия нефти и газа. Полипропилен: свойства и области применения

Полипропилен — полимерное соединение неполярного типа синтетического происхождения из класса полиолефинов. Получается в результате полимеризации пропилена. Является белым твердым продуктом.

Промышленный синтез полипропилена осуществляют методом полимеризации пропилена, используя металлоценовые катализаторы или катализаторы Циглера-Натта. Реакционная смесь должна находиться под высоким давлением (10 атмосфер) и температуре 80 ºС. Такой способ синтеза изобрели Натт и Циглер в 1957 году, благодаря чему начали производить изотактический полипропилен.

Металлоценовые катализаторы — сравнительно новая технология в производстве полипропилена. Так, в 2002 году с их помощью производили около 0,5% полиэтилена во всем мире, но уже к 2006 году объемы выросли до 8% от общемирового рынка, что говорит о востребованности этой технологии и ее практичности.

В зависимости от расположения боковых метильных радикалов в пространстве относительно главно цепи, получаются те или иные свойства полимерного материала. Так, различают синдиотактический, атактический и изотактический полипропилен. Самым же востребованным из всех перечисленных типов полимеров, отличающихся по пространственному строению, является изотактический полипропилен. Связано это с его особенными свойствами. Он наиболее среди всех обладает свойствами кристалла, очень твердый, прочный и теплостойкий. А вот атактический изомер является совершенно иным продуктом — он мягкий, гибкий и липкий.

Как правило, полимерная продукция, используемая в промышленности, производится из изотактического полипропилена, а не иных его версий.

У полипропилена наблюдается выраженная индифферентность к воздействию щелочей, кислот, едких солей и прочих неорганических веществ. При нахождении в среде с комнатной температурой этот полимер не взаимодействует и с органическими веществами, но если его нагреть, то он может набухнуть или даже раствориться в ряде жидкостей, в частности, в эфире, четыреххлористом углероде, бензоле, других растворителях. У полипропилена минимальное влагопоглощение, а также выраженные электроизоляционные свойства практически при любой температуре, что говорит о его способности применяться в качестве изоляционного покрытия электропроводки, электроники и бытовой техники.

Полипропиленовое сырье, из которого производят изделия, выглядит как белые или цветные гранулы. Чтобы покрасить их, применяют красители и пигменты органического происхождения. Полипропилен очень легко кристаллизуется. Его производят в виде нескольких типов. Основной — это изотактический гомополимер полипропилена. Также могут быть получены продукты путем блок-сополимеризации с этиленом, статистической сополимеризации. Различают еще сшитый полипропилен и металлоценовый.

Полипропилен известен многим по его отличным механическим свойствам. Так, у гомополимерных видов повышенная жесткость, из них легко получить прозрачные продукты. Недостаток один — хрупкость при очень низкой температуре. У блок-сополимера уже этого недостатка нет, и он с меньшим количеством последствий выдерживает удары, но его износостойкость оставляет желать лучшего. Этот тип полипропилена легко поддается переработке, а чтобы сделать его прозрачным, нужно ввести специальные вещества — нуклеаторы. Также возможно применение ряда технологий, позволяющих добиться прозрачности, например, снижение температуры.

Где применяется полипропилен

Полипропиленовые полимеры довольно востребованы в промышленности и широко используются. Благодаря их внедрению в разные отрасли укрепляется экономика, продукция становится более конкурентной, поскольку происходит удешевление сырья, упрощение технологий, улучшение внешнего вида, возможность повторной обработки сырья и многие другие преимущества. В конечном итоге выигрывает потребитель, так как он за более низкую цену получает не менее качественный продукт.

Полипропилен становится все более востребованным материалом, поэтому он постепенно заменяет собою поливинилхлорид, полистирол, обладающий ударопрочными характеристиками, АБС-пластик и прочие материалы. Связано это с тем, что из него можно производить разные по свойствам и типу материалы. Это могут быть и термоэластопласты разного состава, и очень прочные изделия из пластика. А главное, полипропилен полностью экологичен, безопасен, его можно легко переработать либо утилизировать. Все эти факторы способствуют тому, что популярность и востребованность данного материала растет. Полипропилен используется в следующих отраслях производства:
— машиностроение;
— электроника;
— производство бытовой техники;
— транспорт;
— приборостроение;
— производство автомобилей;
— строительство;
— легкая промышленность и т. д.

Полипропилен по праву считают королем среди всех пластмасс. И хоть объемы производства полиэтилена и поливинилхлорида значительно выше, темпы роста объемов производства полипропилена и его востребованность говорят о том, что за этим материалом будущее. Этот полимер все чаще применяется в различных сферах промышленности, заменяя собою другие материалы. А если учесть то, что это сравнительно недавний полимер, можно понять, что востребованность в нем с годами будет все выше, по мере открытия различных его свойств.

Упаковка из полипропилена

Пленка из полипропилена активно пользуется спросом среди всех остальных упаковочных материалов. Она очень похожа по своим свойствам на полиэтиленовую упаковку, но при этом имеет ряд свойств, по которым гораздо лучше всех остальных упаковочных материалов. Так, полипропиленовая пленка довольно стойкая к нагреванию и действию химических реагентов, она смело выносит высокотемпературную стерилизацию. Подобный материал очень трудно подобрать, поэтому полипропилен очень востребован в разных отраслях.

Кроме того, упаковка данного типа обладает достаточной гибкостью, прозрачностью, ее легко сваривать, она нетоксична. Особенно востребованной полипропиленовая пленка стала тогда, когда активно начало внедряться понятие ориентации пленки. Так, пленка, которая ориентирована в одном или двух перпендикулярных направлениях, является сейчас одним из самых востребованных видов гибких упаковочных материалов. За счет ориентации пленки она становится более прочной, жесткой, устойчивой к воздействию влаги, имеет высокую степень прозрачности. Только по последнему параметру ориентированная пленка в 4 раза лучше обычной. Единственный недостаток ориентированных пленок — у них хуже свариваемость. А это значит, что такой тип материалов будет применяться не везде. Но, к примеру, в тех видах промышленности, где прозрачность упаковки очень важна, это крайне востребованный материал.

Из полипропилена активно производят пластиковые бутылки и крышки, другие емкости, замещая им полэтилентерефталат и подобные пластики. Все чаще можно заметить, как в качестве бутылок и наклеек к ним используется полипропилен. Хотя в некоторых странах и частях мира (к примеру, в Северной Америки) подобный прогресс идет очень медленно. Полипропилен медленно, но уверенно заменяет другие материалы в производстве тары, контейнеров, других емкостей. За счет того, что у полистирола меньше прочность и стойкость к воздействию различных растворителей, а у полиэтилена меньшая жесткость и глянцевитость, их заменяет полипропилен. За счет того, что этот материал имеет очень высокую стойкость к воздействию любых химических реагентов, с его помощью осуществляют плакирование емкостей, предназначенных для перевозки и хранения крайне опасных жидкостей.

Полипропилен в волокнах

Волокна из полипропилена также становятся очень востребованными, вытесняя другие полимерные материалы. Связано это, в первую очередь, с низкой стоимостью сырья. Так, из 1 кг полипропилена получится гораздо больше волокна по длине и объему, нежели из такого же количества других материалов. И при этом полипропилен полностью безопасен для организма.

Полимерное волокно очень прочное, эластичное, имеет другие приятные эксплуатационные свойства. Кроме того, на него стоит обратить внимание из-за высокой термостойкости этого материала. Но покупателям стоит понимать, что полипропиленовые волокна разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения. Именно поэтому данный материал не так широко применяется в текстильной промышленности.

Полипропилен в машиностроении

За счет повышенной износостойкости полипропилен очень востребован в машиностроении, строительстве и производстве автомобилей. Этот материал применяется для изготовления многих видов деталей и продукции. К примеру, полипропилен можно встретить в холодильниках, вентиляторах, пылесосах. А в автомобилях полипропиленовыми являются блоки предохранителей, амортизаторы, части сидений и окон, бамперы некоторых моделей, часть элементов кузова.

Использование полипропилена в бытовой технике и электронике

Полипропилен используется для производства изоляционных материалов, катушек, выключателей, патронов для ламп, корпусов бытовой техники, электроники, цифровых и аналоговых приборов и т. д. Но полипропилен не является идеальным изоляционным материалом, поэтому в данной области ПВХ имеет больше преимуществ. Но если делается пеноизоляция коммуникационных проводов, полипропилен будет более приоритетным, нежели полиэтилен.

Полипропилен в медицине

Полипропилен активно используется в медицине, потому что выдерживает стерилизацию при высокой температуре. А это значит, что различные изделия медицинского назначения, сделанные из этого материала, смогут использоваться повторно либо быть безопасными изначально. Поэтому полипропилен является базовым веществом, из которого делают шприцы, ингаляторы, упаковочную пленку для них и прочие подобные изделия. Это несомненный лидер в производстве медицинских изделий, для которых важна стабильность и устойчивость к высокой температуре.

Полипропилен на мировом рынке полимеров

Полипропилен с каждым годом становится все более востребованным. Одна из причин, почему это так — замещение дешевым полимером более дорогих материалов, например, ПВХ и полистирола. Во-первых, упомянутые полимеры являются не очень удачными с экологической точки зрения, поэтому в отношении их страны Запада ведут жесткую регуляторную политику, во-вторых, полипропилен не является токсичным материалом, поэтому может быть отличной альтернативой даже другим полимерам.

Еще одно свойство полипропилена в том, что он очень легко поддается утилизации, да и законы разных стран не требуют серьезных подходов к этому вопросу. Полипропиленовая упаковка не представляет серьезной опасности, поэтому ее просто переработать.

Полипропилен — очень дешевый материал, а это существенный аргумент в его сторону в вопросах выбора различных полимеров. За счет этого он активно применяется в промышленности в качестве различных инженерных пластмасс, а именно в производстве автомобилей, электронике и прочих отраслях.

Не менее востребован полипропилен на рынке трикотажной продукции, где из него делают волокна и нитки. За счет дешевизны, безопасности, простой эксплуатации и легкой переработки полипропилен стал лидером в производстве пледов, ковров, других изделий, которые раньше преимущественно производились из ткани. Также из полипропилена делают предметы личной гигиены (например, подгузники), изделия медицинского назначения. В автомобилестроении это не менее востребованный материал, количество производимых предметов из которого с каждым годом все больше.

Полипропилен представляет собой термопластичный полимер пропена. Его получают по технологии при использовании металлокомплексных катализаторов. Параметры для получения этого материала схожи с теми, при которых изготавливается

В зависимости от того, какой катализатор используется, можно добиться получения полимера любого типа или их смеси. полипропилена - это одна из важных характеристик данного материала. Он имеет вид белого порошка или гранул, которых изменяется до 0, 5 г/см³. Описываемый материал может быть окрашенным, стабилизированным или неокрашенным.

Технические характеристики: молекулярное строение

По молекулярной структуре полипропилен подразделяется на несколько основных разновидностей, среди них:

• изотактическая;
• атактическая;
• синдиотактическая.

Стереоизомеры материала отличаются по физическим, механическим и химическим характеристикам. Например, атактический полипропилен имеет вид каучукоподобного материала, которому свойственна высокая текучесть. для экструзии в этом случае составляет примерно 80 °С, тогда как плотность может достигать отметки в 850 кг/м³.

В диэтиловом эфире этот материал растворяется очень хорошо. По свойствам изотактический полипропилен отличается от вышеописанного и имеет высокий модуль упругости, его плотность достигает 910 кг/м³, тогда как температура плавления изменяется в пределах от 165 до 170 °С. В этой разновидности полипропилен характеризуется отличной устойчивостью к химическим реагентам.

Физико-механические свойства

Сегодня очень распространено использование полипропилена. Температура плавления этого материала у отдельных разновидностей отличается. Достаточно часто его сравнивают с полиэтиленом, но у полипропилена не столь высокая плотность, она составляет 0,91 г/см³. Кроме того, полипропилен более тверд, устойчив к истиранию и хорошо переносит воздействие температур.

Уровень его размягчения начинается на отметке в 140 °С, тогда как температура плавления достигает 175 °С. Коррозионному растрескиванию материал не подвергается. Он устойчив к кислороду и свету, однако данная чувствительность снижается, если к ингредиентам при изготовлении полипропилена будут добавлены стабилизаторы.

В разных областях промышленности сегодня используется множество разновидностей полипропилена. Температура плавления данного материала расширяет область применения. Относительное удлинение при разрыве в процентах может изменяться от 200 до 800%. при растяжении равен пределу от 250 до 350 кгс/см². с надрезом изменяется от 33 до 80 кгс·см/см², тогда как твердость по Бринеллю равна пределу от 6 до 6,5 кгс/мм².

Основные химические свойства

Если вы планируете приобрести какие-то изделия из полипропилена, температура плавления данного материала вам должна быть известна. О ней ведется речь в статье. Из нее вы сможете узнать и другие химические свойства. Например, материал химически устойчив, а в органических растворителях он лишь незначительно набухает. Если температура повысится до 100 °С, то в ароматических углеводородах материал растворится. В данном случае речь идет о толуоле и бензоле.

По той причине, что в полипропилене содержатся третичные углеродные атомы, он устойчив к воздействию кислорода при влиянии ультрафиолета и повышенных температурах. Это обуславливает склонность к старению по сравнению с полиэтиленом. Под воздействием агрессивных сред полипропилен не столь сильно, как полиэтилен, подвергается растрескиванию. Он способен претерпевать испытания на растрескивание даже под напряжением.

Температура плавления труб из полипропилена

Довольно часто современного потребителя интересует температура плавления полипропилена. Труб это касается, если вы планируете осуществлять обустройство системы отопления. При воздействии температуры в 140 °С материал становится мягким, при этом он теряет свою форму. Тогда как если температура повысится до отметки в 170 °С, то наступит этап плавления. При этом он перестанет быть твердым и потеряет способность сохранять свои технические характеристики и форму.

Системы отопления на такой уровень температур не рассчитаны, поэтому для подачи воды в систему полипропиленовые трубы пригодны. Обычно производители заявляют, что максимально возможная температура полипропиленовых труб равна 95 °С. Изделия способны выдержать более высокий уровень температуры, но кратковременно. Если трубы использовать длительно при температуре больше 100 °С, то срок их эксплуатации снизится.

При перепадах температур полипропилен будет изменяться в размерах. При нагревании он станет расширяться, а при охлаждении - сжиматься. Под воздействием высоких температур трубы могут начать провисать между креплениями, а во внешнем слое вы заметите вздутие.

Нюансы использования полипропиленовых труб

Вами тоже могут быть использованы изделия из полипропилена. Температура плавления таких труб может быть разной. Это необходимо учитывать, если перед вами изделия марки PN20. В этом случае речь идет о трубе, рабочая температура которой достигает 60 °С. А вот если речь идет об изделии PN25, то это указывает на то, что она будет способна выдержать температуру до 95 °С.

Заключение

С точной уверенностью можно сказать, что разрешена прокладка полипропилена возле дымовых шахт. Температура плавления полипропилена, однако, не указывает на то, что трубы не должны быть защищены. Специалисты рекомендуют приобретать армированные изделия, которые менее подвержены деформациям при воздействии высоких температур. Поэтому трубы должны быть дополнительно защищены изоляцией и иметь внутренний стекловолоконный или алюминиевый слой. Это защитит трубы от расширения и продлит срок их эксплуатации.

В зависимости от условий полимеризации структура полипропилена (ПП) может меняться. Выпускаемый в промышленности полимер является смесью разнообразных структуре различным содержанием изотактической части, что сказывается на его свойствах.

Наибольший интерес представляет ПП с молекулярной массой 80000-200000 и содержанием изотактической части 80–95 %: гомополимер ПП. Гомополимер ПП - более жесткий материал, чем полиэтилен, его тем­пература плавления выше (до 170 °С). а температурный интервал эксплуатации - от –5 до 120 °С (изделия из ПП могут подвергаться стерилизации). Свойства ПП приведены в табл. 5.2.

ПП в отличие от ПЭ и сополимеров этилена является более легким, жестким и прозрачным полимером, обладающим блеском и высокими механическими свой­ствами (наилучшая среди термопластов прочность при изгибе) (см. табл. 5.2).

ПП обладает высокой пространственной регулярностью, приводящей к кристал­лизации макромолекул (степень кристалличности достигает 85-95 %).

При нормаль­ной температуре ПП нерастворим в органических растворителях даже при длитель­ном пребывании в них, но набухает в ароматических и хлорированных углеводородах, а при температурах выше 80 °С растворяется в них. По водостойкости, а также стойкости к действию растворов кислот, щелочей, и солей ПП подобен ПЭ.

При отсутствии внешнего механического воздействия изде­лия из ПП сохраняют свою форму при повышении температуры до 150 °С. Они ус­тойчивы к кипящей воде и могут стерилизоваться при 120-135 °С.

Физико-меха­нические свойства его значительно выше, чем свойства ПЭ. По прочности при растяжении и теплостойкости он превосходит полиэтилен, полистирол и некоторые сорта поливинилхлорида. По другим механическим свойствам этот полимер близок к полистиролу и поливинилхлориду.

Диэлектрические свойства ПП подобны свойствам ПЭ (см. табл. 5.2), но в отличие от последнего он обладает двумя существенными недостатками: малой морозостойко­стью и более легкой окисляемостыо при действии высоких температур переработки в изделия, кислорода воздуха и солнечного света, вызывающей необходимость особо­го внимания к стабилизации полимера.

Морозостойкость ПП улучшают совмещением с небольшим количеством (10-15 %) полибутадиенового каучука (температура хрупкости композиции снижается на 20-30 °С) и введением в макромолекулы звеньев этилена (до 15 %).

Сополимеры пропилена с этиленом, содержащие небольшое количество этилена (1-20 %), обладают свойствами ПП, но имеют повышенную стойкость к ударным нагрузкам (их температура хрупкости от -15 до -40 °С), улучшенную способность к переработке всеми методами из-за хороших реологических свойств и пониженные механические напряжения в изделиях, даже при высокой молекулярной массе. При этом теплостойкость и жесткость сополимеров близка к аналогичным показателям ПП. Благодаря этим свойствам сополимеры пригодны для изготовления деталей ав­томобилей, телевизоров и радиоприемников, изоляции проводов и кабелей, в каче­стве упаковочного материала и т. п.

ПП пригоден для изготовления труб, пленки, электроизо­ляции, различных формованных и литьевых изделий, волокна. Легкое и прочное по­липропиленовое волокно применяется при получении канатов, фильтровальных и технических тканей для химических и горно-обогатительных производств, ковров, которые легче и во много раз прочнее шерстяных. Пленки из ПП обладают более высокой механической прочностью, теплостойкостью и меньшей газо- и паропроницаемостью, чем пленки из ПЭ. Специальные пористые полипропиленовые пленки, имеющие ультрамикроскопические поры диаметром 0,1 мкм, легко пропускают воз­дух, пары воды и газы, но задерживают жидкости, бактерии, пыль.

Трубы . Технология изготовления труб из ПЭ и ПП одинакова. Наиболее пригод­ны полимеры с высокой и средней степенью кристалличности. Трубы методом экст­рузии выпускаются диаметром 25-1000 мм. Они выдерживают более высокое давле­ние и более высокие температуры, чем трубы из ПЭНП и ПЭВП.

По теплостойкости трубы из ПП также лучше труб из жесткого ПВХ и ацетобутиратцеллюлозы, но по морозостойкости полипропиленовые трубы значительно усту­пают как полиэтиленовым, так и поливинилхлоридным.

Полипропиленовые трубопроводы применяются для подачи горячей воды, транс­портировки агрессивных жидкостей, органических растворителей, минеральных ма­сел и т. д.

Пленки и листы . Пленки и листы из ПП изготовляют экструзией с раздувом и экструзией с вытяжкой. Они могут быть неориентированными (разрушающее на­пряжение при растяжении 35-46 МПа) и ориентированными в одном и двух направ­лениях (разрушающее напряжение при растяжении 90-175 МПа).

Полипропиленовая пленка обладает высокой механической прочностью, стойко­стью к истиранию, удовлетворительной равнотолщинностыо и повышенной устой­чивостью к деформации в широких пределах изменения температуры и влажности. По прозрачности она не уступает целлофановой пленке, но имеет лучшие механиче­ские свойства (разрушающее напряжение при растяжении в продольном направле­нии достигает 35-40 МПа). Повышенная прочность ПП позволяет изготовлять более тонкие пленки (толщиной 10-50 мкм) для упаковки товаров, а высокая термостой­кость способствует расширению областей применения.

Проницаемость полипропиленовой пленки для газов, водяных и других паров меньше, чем полиэтиленовой (низкой плотности), и она может быть еще уменьшена нанесением покрытий из поливинилиденхлорида или других полимеров. Пленка из ПП применяется во многих областях, где используется пленка из ПЭ.

Изоляция электрических проводов . Хорошие диэлектрические свойства ПП и независимость их от влажности, а также легкость нанесения на электрический про­вод обеспечили ему использование в качестве электроизоляционного материала, особенно в тех случаях, когда требуется повышенная термостойкость изоляции.

Листовые и формованные изделия. Пленки из ПП толщиной 0,2-0,3 мм, полу­ченные экструзией, обладают достаточной жесткостью для переработки их методом вытяжки. При изготовлении крупногабаритных, а также сложных по конфигурации изделий, применяют вакуум-формование и получают посуду и емкости для хими­ческой, красильной, текстильной промышленности и для гальванопластики.

Как конструкционный материал ПП пригоден для изготовления литьем под дав­лением штучных деталей широчайшего ассортимента: автомобилей и мотоциклов, текстильных и стиральных машин, а также деталей холодильников, телефонов, пи­шущих и счетных машин, компьютеров, карнизов, ящиков, футляров, аккумулятор­ных баков, баков и аппаратов для крашения и беления, роторов центрифуг, корпусов центробежных насосов, деталей турбобуров, бутылок и флаконов, игрушек, предме­тов домашнего обихода и т. п. Более жесткие изделия могут быть изготовлены из ПП, наполненного коротким стеклянным волокном. По жесткости такой материал превы­шает непластифицированный поливинилхлорид (винипласт), полиформальдегид, полиамиды и ненаполненный полипропилен.

Блок-сополимер пропилена с этиленом (ПП блок-сополимер) – это цепочка молекул пропилена, прерывающаяся цепочкой этилен-пропилен сополимера. Для его производства требуется второй реактор.

Блок-сополимеры пропилена с этиленом производятся в виде, однородных по цвету, гранул. Они имеют : высокую ударную прочность (при низких температурах) и высокую эластичность; повышенную долговременную термическую стабильность; стойкость к термоокислительному разрушению во время производства и переработке полипропилена, а также при эксплуатации изделии из него. Блок-сополимер морозостоек (модифицированные марки эксплуатируются при температуре ниже минус сорок градусов, немодифицированные марки - до минус тридцати градусов). Имеет низкую износостойкость.

Используется для выпуска корпусных деталей оргтехники, бытовой и электротехники, а так же в автомобильной промышленности (корпуса бампера, аккумуляторов и др.). На ряду с этим БС широко применяется при производстве товаров народного потребления - садовой и офисной мебели, одноразовой посуды, тонкостенных и промышленных контейнеров, упаковки для замороженных продуктов, игрушек, медицинских изделий.

Упаковка для замороженных пищевых продуктов и др. Контейнеры (в том числе тонкостенные). Одноразовая посуда. Колпачки для флаконов. Крышки для бутылок. Ящики.
Корпуса аккумуляторов.
Мебель: столы, стулья. Садовая мебель.
Корпусные детали бытовой и оргтехники.
Игрушки
Изделия медицинского назначения.
Фитинги.

Статистический сополимер полипропилена (Рэндом сополимер ПП) – это статистическая цепочка молекул пропилена и этилена. Существует две разновидности статистического сополимера - прозрачный и непрозрачный Прозрачный - используется для изготовления тонкостенного упаковочного материала для пищевых продуктов, пленок для ламинирования, листов. Непрозрачный - используется для производства труб и фитингов для систем горячего водоснабжения.

Статистический сополимер полипропилена обладает следующими свойствами:

· Климатическая и химическая стойкость: при высоких температурах - к щелочам, кислотам, растворам солей, растительным и минеральным маслам; при комнатной температуре - к органическим растворителям; имеет низкое влагопоглощение. Благодаря этим свойствам, все изделия из данного материала могут долго находиться в жидких агрессивных средах и совершенно неопасны при контакте с продуктами.

· Температурный режим: max температура - до ста сорока градусов, температура плавления - сто семьдесят градусов.

· Электроизоляция: стат-сополимер полипропилена имеет хорошие электроизоляционные свойства, но хуже, чем гомополимер и блок-сополимер.

· Механические свойства: стат-сополимер по жесткости и ударопрочности находится между гомополимером и блок-сополимером.

Металлоценовые ПП получают методом полимеризации с металлоценовыми катализаторами. Такая полимеризация делает с полимером очень даже интересные вещи, например, может получиться полипропилен с совершенно разной тактичностью.

Используя спец. металлоценовые катализаторы, получается полипропилен, который в одной макромолекуле содержит и атактические и изотактические блоки. Такой полимер напоминает резину, являясь отличным эластомером и все это благодаря тому, что изотактические блоки образовывают кристаллы самостоятельно.

Для таких разрешенных mPP для контактов с пищевыми продуктами марок характерны более высокие температура допустимой деформации и модуль упругости при изгибе, чем у традиционных гомополимеров, улучшенные оптические свойства, которые сочетаются с высокой прочностью, низкой степенью коробления и улучшенной барьерной устойчивостью.

Три компании сейчас предлагают изотактические марки mPP в США, а одна из них только что после долгих лет разработки начала коммерческое использование первых в отрасли синдиотактических PP (sPP). Создание такой абсолютно новой формы полимеров стало возможным с приходом металлоценов.

Смолы sPP представляют собой сополимеры с более низкой по сравнению со стандартными изотактическими РР кристалличностью. Сообщается, что их уникальная молекулярная структура дает исключительные глянец и прозрачность, более низкую температуру плавления, и более низкие уровни извлечения. Эти полимеры могут похвастаться прекрасной ударопрочностью при комнатной температуре и значительно большей, чем у изотактических РР, мягкостью. Мягкие sPP также являются альтернативой семейству Rexflex FPO (эластичных полиолефинов). sPP также обнаруживает потенциал для использования в качестве соэкструзионного соединительного слоя или же улучшающего совместимость агента в смесях PP или PE с ABS, поликарбонатом или TPU.

ПП выпускается в виде порошка белого цвета или гранул, стабилизированным, окрашенным или неокрашенным. Марочный ассортимент полипропилена включает 5 марок, получаемых при среднем давлении (01002-01020), 13 марок, получаемых при низком давлении (21003–21230) и 3 марки блоксополимера с этиленом (22007–220311). На основе базовых марок выпускается значительное число композиций (морозостой­ких, с различными наполнителями) самозатухающие), а также окрашенные материалы широкой цветовой гаммы.

Обозначение марки ПП состоит из пяти цифр: первая (2 или 0) указывает на давление, при котором происходил процесс синтеза, соответственно низкое или среднее; вторая цифра указывает на вид материала: 1 - полимер, 2 - сополимер. Три последующие цифры являются десятикратным значением ПТР. В обозначении композиции через тире указывается номер рецептуры стабилизации и далее, через запятую, цвет и число рецептуры окрашивания. Например, марка 21180-16 Т20 - это материал, полученный на металлоорганических катализаторах при низком давлении, ПТР составляет 18 г/10 мин, рецептура добавки № 16 - анти­коррозионная, материал содержит 20% талька.

Формула полипропилена представляет собой умноженную несколько раз формулу пропена. Это непредельный углеводород, который входит в ряд этиленов. Это вещество наркотического действия в виде горючего газа. Для получения полипропилена пропен необходимо нагреть и добавить катализаторы. Благодаря этому происходит расщепление связей между атомами и образование нового вещества.

Получение

Полипропилен получают из вещества, формула которого С3Н6. Это пропен или иначе - пропилен. Полипропилен получается в результате реакции полимеризации между пропеном и катализатором Циглера-Натта, включающих в себя атомы металлов.

Для прохождения реакции необходима температура около ста пятидесяти градусов по Цельсию, давление ниже двух мегапаскалей. Процесс полимеризации проходит по ионно-координационному механизму. Степень кристалличности получаемого продукта около восьмидесяти процентов. В зависимости от используемого катализатора можно получить разные полимеры.

Формула полипропилена - (С3Н6)*n. В промышленных масштабах он выпускается в виде белого порошка или мелких гранул.

Полипропилен: формула мономера

Существует три основных типа полипропиленов:
- изотактический;
- синдиотактический;
- атактический.

Каждый из них отличается по химическим, физическим и механическим свойствам. Формула полипропилена одна и также, но из-за разной пространственной структуры получаются разные материалы. Так, например, атактический изомер имеет вид каучуковой субстанции, обладающей сильной текучестью. Температура плавления - восемьдесят градусов. Хорошо растворяется в эфирах. Изотактический полипропилен более упругий, плотный и имеет гораздо большую температуру плавления - сто семьдесят градусов. Он устойчивый к воздействию химически активных веществ. Изотактический и синдиотактический полимеры пропилена образуются случайным образом. Повлиять на химический процесс в этом плане нельзя.

Физические свойства

Формула полипропилена указывает на то, что он состоит из неограниченного количества молекул пропена. В отличие от ряда других веществ, например, полиэтилена, он обладает меньшей плотностью (самой низкой среди пластмасс), но при этом устойчив к механическому воздействию и термическому воздействию. Этот материал практически не подвержен коррозии, но при этом чувствителен к свету и наличию кислорода в окружающей среде.

Растяжимость полипропилена зависит от того, с какой скоростью производится действие и имеет ли место нагревание. Чем медленнее, тем лучше растяжение. Если же резко дернуть, то материл из текучего становится твердым и рвется или ломается.

Химические свойства

Полипропилен (формула - (С3Н6)n) достаточно стоек к химическому воздействию. Видимое повреждение ему способны нанести только очень сильные окислители, такие как хлорсульфоновая кислота или азотная кислота, растворы галогенов, олеум. Шестидесятипроцентная серная кислота и перекись водорода при двадцати градусах Цельсия не производят заметного воздействия. Положительная реакция с ними возможна только при повышении температуры до шестидесяти и более градусов. Результатом является разрушение материала.

В растворителях органического происхождения, при условии комнатной температуры, происходит набухание полипропилена. Если условия изменяются (повышение температуры до ста градусов по Цельсию), то ароматические углеводы (например, бензол или толуол) растворяют этот полимер.

Наличие третичных атомов углерода делает материал чувствительным к воздействию кислорода, особенно в комбинации с ультрафиолетом и высокими температурами. Поэтому при использовании его для внешних работ следует учитывать, что полипропилен «постареет» быстрее, чем тот же полиэтилен. Для того чтобы этого не происходило, используют стабилизаторы. Они усиливают кристаллическую структуру материала и не дают ему разрушаться под воздействием химических или физических факторов, делают более износостойким.

Полипропилен является стойким материалом. Уровень поглощения воды всего 0,5 процента, так что он может считаться водонепроницаемым.

Тепловые свойства

Влияет ли пространственная формула на свойства такого материала как полипропилен? Формула структурная представляет собой участок ароматической цепи, к которой во втором положении присоединен третичный углерод. Это обеспечивает высокий порог к воздействию температуры. Изотактический полипропилен начинается плавиться только при ста семидесяти градусах, поэтому инструкция по эксплуатации указывает, что температура не должна превышать сто сорок градусов. Любые вещи из этого материала можно кипятить и стерилизовать в автоклавах, так как они не изменяют свою форму и другие свойства.

Однако устойчивость к низким температурам у полипропилена не настолько выражена. Материал начинает крошиться, даже при незначительных заморозках (от пяти до пятнадцати градусов со знаком минус). Для того чтобы улучшить это качество, в молекулу полипропилена добавляют несколько атомов этилена.

Применение

Для того чтобы сделать изделия из полипропилена, используют методы экструзии, вакуумного и пневматического формирования, выдувание и компрессию, а также литье под давлением. Такое разнообразие дает возможность задействовать материал на разных видах производства и включать в состав многих продуктов.

Как правило, полипропилен используется для изготовления упаковочной пленки, мешков, любой тары (в том числе пищевой) и труб. Широкое применение этот материал нашел в строительстве. Его применяют для электро- и шумоизоляции, для укрепления перекрытий между этажами. Если полипропилен укреплен этиленом, то он проявляет свойства, присущие резине, то есть отличается стойкостью к воздействию химических веществ и меньше изнашивается.

В современной архитектуре в последнее время для декорирования фасадов зданий стали часто использовать пенополипропилен, который может заменить по качеству пенополистерол. Атактический вид полипропилена входит в состав замазок, клеев, мастик, липкой пленки и даже дорожного покрытия.

В мире на сегодняшний день полипропилен уже поднялся на второе место по объемам продаж и применения в разных областях. На первом месте полиэтилен, а замыкает тройку «призеров» поливинилхлорид (ПВХ). Но последний уже сдает свои позиции в пользу более успешных конкурентов.

Структура и свойства

Полипропилен - это термопластичный синтетический неполярный полимер, который принадлежит к классу полиолефинов. Полипропилен (ПП) [-CH 2 -CH(CH 3)-] n является продуктом полимеризации пропилена C 3 H 6 . Его молекулярная структура была определена итальянским химиком Дж.Натта в 1954г., который открыл таким образом важнейший класс стереорегулярных полимеров. При этом метильные боковые группы CH 3 в цепях полипропилена могут располагаться как регулярно, так и произвольно. Именно пространственное расположение боковых групп (CH 3 -) по отношению к главной цепи в молекулах полипропилена имеет для свойств данного полимера решающее значение, обуславливая уникальность его химико-физических свойств.

В промышленных масштабах полипропилен получают посредством полимеризации пропилена C 3 H 6 с использованием металлоценовых катализаторов или катализаторов Циглера-Натта. Необходимыми условиями для осуществления полимеризации является наличие давления не менее 10 атм. и температуры до 80°C. Метод производства полипропилена с применением катализатора Циглера-Натта был разработан в 1957 году, благодаря чему стал возможным промышленный выпуск полипропилена, состоящего главным образом из макромолекул изотактической структуры. Помимо изотактического, существуют атактический и синдиотактический полипропилены. Однако основная и наиболее важная разновидность - это полипропилен, имеющий изотактическую молекулярную структуру, который отличается высокой твердостью, прочностью, теплостойкостью и значительной степенью кристалличности.

Полипропилен, обладая повышенной стойкостью к воздействию кислот, щелочей, растворов солей и других неорганических агрессивных сред, не растворяется в органических жидкостях при комнатной температуре. При повышенной же температуре он набухает и растворяется в бензоле, четыреххлористом углероде, эфире и некоторых других растворителях. Отличаясь низкой степенью влагопоглощения, полипропилен имеет хорошие электроизоляционные свойства в достаточно широком температурном диапазоне.

Полипропилен является легким кристаллизующимся материалом, который может производиться в виде гранул, как окрашенных, так и неокрашенных. Окрашивание осуществляют с использованием органических красителей либо пигментов. Различают такие основные виды полипропилена, как гомополимер, или собственно изотактический полипропилен, сшитый полипропилен (PP-X, PP-XMOD), металлоценовый полипропилен (mPP), блок-сополимер с этиленом, или сополимер, а также статистический сополимер (random copolymer).

Очень важным преимуществом изотактического полипропилена является наличие высоких механических свойств. Гомополимер, который может быть и прозрачным, характеризуется повышенной жесткостью, но при низких температурах весьма хрупок. Поэтому в условиях низких температур предпочтительнее использовать блок-сополимер, имеющий значительно большую ударопрочность. Прозрачность материала достигается сочетанием применения специальных технологических методик (пониженная температура формы и т.д.), а также введения структурообразователя (нуклеатора). Помимо вышепоименованных полезных свойств, полипропилен отличается прекрасной износостойкостью и легко подлежит вторичной переработке.

Основным исходным материалом для производства многих видов востребованной на рынке продукции, в частности, труб, упаковки, плавательных бассейнов и т.д., является «Поливуплен» - листовой полипропилен, производимый по технологии экструзии, или выдавливания, исходным сырьём для которого служат гомогенный полипропилен (РРН) или гранулат блочного сополимера полипропилен - этилен (РРС). Выпускают полипропиленовые листы главным образом в классе сварки 003 или 006 (материал класса сварки 003 применяется чаще всего для изготовления трубопроводных систем из пластика). Листы, в свою очередь, подразделяются на 2 эксплуатационных класса в зависимости от ровности, цвета, гладкости поверхности и ряда других параметров.

Экологическая безопасность

Важнейшим преимуществом листов «поливуплен» является их безопасность для здоровья, поскольку безопасны в экологическом отношении как исходные полимеры, применяемые для их изготовления, так и вспомогательные добавки. Наглядное тому свидетельство - официальное заключение о безопасности для здоровья полипропиленовых листов, подписанное 7 октября 1998 года главным санитарным врачом Чешской республики. При этом полипропиленовые листы в полной мере отвечают всем требованиям государственных экологических стандартов РФ.

Практическое применение

Полипропиленовые листы «Поливуплен» используют, в частности, для производства резервуаров, плавательных бассейнов, отстойников хранилищ, накопителей и других герметичных емкостей. При этом, проводя монтажные работы с применением полипропиленовых листов, необходимо учитывать ряд особых свойств, отличающих их от традиционных конструкционных материалов.

Листы из полипропилена легко подвергаются таким видам механической обработки, как резка, строгание, фрезерование, или обработке на тех же или подобных станках, что используют для обработки древесины.

Соединять полипропиленовые листы между собой можно с использованием нескольких основных методов.

а) Механическое соединение с использованием болтов или заклепок. Данный метод применяется достаточно широко, однако, поскольку полипропилен является материалом, склонным к линейному расширению, такое соединение не обеспечит полной водонепроницаемости и не будет очень прочным. Главное достоинство данного метода заключается в том, что соединение является разъёмным, что в некоторых случаях совершенно необходимо.

б) Склеивание. Этот метод тоже применяют довольно часто. Тем не менее, хотя полипропилен имеет высокую химическую стойкость, будучи способным вступать во взаимодействие со многими из растворимых клеев, склеиваемые соединения прочными можно назвать тоже с весьма большой натяжкой. Использовать в процессе работы с полипропиленом метод склеивания можно, лишь предварительно посоветовавшись со специалистами в данной области.

в) Сваривание. Данный способ соединения элементов конструкций из полипропилена наиболее надёжен и выгоден в экономическом отношении. В свою очередь, на практике наиболее часто применяют три основных способа сваривания.

Самую высокую результативность даёт полифузионная сварка, когда места будущих швов соединяемых элементов сначала предварительно разогревают до определенной температуры в течение определенного же периода времени, после чего прижимают друг другу с опять таки, строго определенным усилием. Технологический процесс полифузионной сварки достаточно сложен и применяется главным образом в условиях промышленного производства, однако прочность соединительного шва, достигая 80–90% прочности самого материала, значительно выше, чем в случае сварки иными способами. Способом полифузионной сварки можно соединять полипропиленовые листы какой угодно толщины.

Несколько менее прочен, но также достаточно надёжен шов, получаемый при помощи экструзионной сварки с применением ручного экструдера. Сущность экструзионной сварки заключается в нанесении в процессе сваривания на шов дополнительного материала в виде присадочной полипропиленовой проволоки, которая предварительно расплавляется в винтовом роторе ручного экструдера. Качество же самого шва, а значит, и прочность соединения, нередко страдает из-за того, что экструдер является ручным аппаратом, а потому строго соблюдение таких технологических тонкостей, как сварка с определенной скоростью под определенным давлением невозможно. Тем не менее, метод экструзионной сварки применяется при соединении листов, имеющих значительную толщину.

Наименьшую прочность имеет сварной шов, который образуется в процессе соединения листов посредством фена - пистолета с горячим воздухом. При данном способе сваривания нагревается как добавочный материал, так и места соединения самих деталей. Конструкции современных фенов пока недостаточно совершенны, вследствие чего поддерживать заданную температуру нагреваемого воздуха крайне сложно. При этом на изменение температуры влияет скорость сварки: негативных последствий не избежать как в случае слишком медленного сваривания (материал перегревается и деградирует), так и при чересчур высокой скорости (температура нагрева недостаточна, что влияет на прочность шва). Данный способ сварки применим лишь для соединения листов, толщина которых не превышает 0,6 см.

Коэффициенты прочности получаемых швов:

Способ полифузионной сварки: быстрый шов - 0,9; медленный шов - 0,8;

Способ экструзионной сварки: быстрый шов - 0,8; медленный шов - 0,6;

Способ сварки при помощи фена: быстрый шов - 0,8; медленный шов - 0,4.

Транспортирование и хранение

Листовой полипропилен транспортируют и хранят в специальных поддонах-паллетах. Для перевозки лучше использовать грузовой автомобиль с крытым кузовом либо контейнеры. При этом паллеты с уложенными в них транспортируемыми листами должны быть тщательно закреплены. Во избежание повреждения листов прочие способы их транспортировки не рекомендуются. Складировать полипропиленовые листы необходимо на ровных поверхностях, желательно в паллетах, обязательно прокладывая каждый лист слоем упаковочного материала. При этом листы, не стабилизированные от УФ-излучения, следует хранить в помещениях, защищенных от солнечного света.

Важнейшие физико-механические характеристики

Плотность (средняя) - 0,92 г/см 3
- Сопротивляемость на изгиб - мин. 25 МРа
- Модуль упругости при растяжении - мин. 900 МРа
- Модуль упругости при изгибе - мин. 800 МРа
- Предел текучести при растяжении - мин. 21 МРа
- Удельная ударная вязкость: при 23°C - мин. 40 кДж/м 2 ; при -30°C - мин. 5 кДж/м 2