Полипропилен; что это за материал?

Полипропилен; что это за материал?

Полипропилен; что это за материал?
СОДЕРЖАНИЕ
0
12 просмотров

Полипропилен (ПП, PP) – один из самых широко применяемых полимеров в мире (находится на втором месте после полиэтилена). Он обладает хорошим внешним видом, электроизоляционными характеристиками, стойкостью к химикатам, водостойкостью и т.д, а также отлично перерабатывается в изделия в широком технологическом диапазоне температур. Полипропилен относится к классу полиолефинов.

ПП синтезируют из пропилена (пропена), который является вторым в ряду ненасыщенных алифатических углеводородов после этилена и представляет собой бесцветный горючий газ. Полимеризацию проводят по радикальному механизму в массе или в растворе. Реакция проходит в присутствии катализаторов Циглера-Натта по схеме, изображенной на рис.1.

Изображение реакции синтеза ПП

Рис 1. Реакция синтеза ПП

После получения полипропилен проходит сушку, смешение со стабилизаторами, при необходимости с пигментами, а и затем его подвергают грануляции. Обычно полипропилены выпускаются в форме гранул округлой формы диаметром 2-5 мм. Существует несколько подклассов полипропилена, обладающих одним химическим составом, но разными пространственными структурами: изотактический, синдиотактический, атактический. Каждый вид ПП обладает своими уникальными физическо-механическими и химическими характеристиками.

Полипропилен на сегодняшний день выпускается под брендами Бален, Sibex, Липол, Новолен, Туркменплен, Hostalen, Moplen, Seetec, а также существуют многочисленные марки, в которых материал называется просто PP. Производство полипропиленов в больших объемах существует как в России и СНГ (выпускают СИБУР, Лукойл, Роснефть, Нижнекамскнефтехим, Туркменбашинский НПЗ, УзКор Кемикал, Socar и т.д.), так и практически во всех ведущих мировых нефтехимических компаниях.

В последние годы полипропилен стал широко применяться не в виде гомополимера, хотя объемы его производства по-прежнему колоссальные, а в виде рандом- и блок-сополимеров с этиленом. Введение этиленовых звеньев позволяет придать полипропилену большой спектр полезных свойств, которые гомополимер не имеет, например улучшить его прочностные данные, расширить диапазон температур эксплуатации.

Полипропилен: общая информация

Здесь вы узнаете о том, когда и как был изобретен полипропилен, как его производят, а также мы расскажем о сферах использования этого материала. Итак, полипропилен (традиционное латинское обозначение PP, кириллическое — ПП) является линейным полимером углеводорода

, который можно выразить формулой CnH2n, где n –
различное количество
атомов в молекуле полипропилена (в зависимости от его разновидности). Полипропилен, как полиэтилен и полибутен, является полиолефином или насыщаемым полимером. Полипропилен — это один из наиболее универсальных полимеров, который используется
практически везде
, где требуются пластиковые материалы.

Открытие полипропилена можно связать с именем нескольких учёных. Во-первых, это германский профессор

Циглер, который первым обратил внимание на возможность получения так называемых «стереорегулярных» полимеров в середине прошлого века. Но наибольший вклад в разработку нового материала внёс
итальянский профессор
и практикующий инженер Джулио Натта. Натта произвел первую смолу полипропилена в Испании в 1954 году, используя те же катализаторы, что и для производства полиэтилена, применив эту технологию к газу пропилену.

Новый полимер с его способностью к кристаллизации очень скоро стал популярным

, и на данный момент полипропилен является одним из самых успешных коммерческих и промышленных продуктов во многих областях. Коммерческое производство началось в 1957 году, и использование полипропилена ежегодно демонстрирует
устойчивый рост
с этой даты. Во многом это происходит благодаря
способности
полипропилена к использованию в самых различных отраслях — именно это позволяет PP бросить уверенный вызов таким, казалось бы,
непререкаемым авторитетам
на полимерном рынке, как полиэтилен и поливинилхлорид.

Сферы применения полипропилена

Перед тем, как мы подробно

рассмотрим физико-химические свойства полипропилена, несколько слов о том, где
применяется
этот материал. Как и полиэтилен, полипропилен
широко
используется в качестве материала для производства различной упаковки. Пока ещё, конечно, ПЭ упаковка остаётся
вне конкуренции
по распространению, однако полипропиленовая индустрия в этом сегменте развивается
колоссальными темпами
. Наиболее активно производится полипропиленовая пленка, причём по своим характеристикам эти плёнки
достаточно похожи
на полиэтиленовые, однако в некоторых аспектах показывают себя
лучше
при том, что не уступают полиэтиленовым нигде.

Так, например, полипропиленовая плёнка более устойчива

химически и лучше переносит повышенную температуру: например, её спокойно можно
стерилизовать
даже при температуре выше +100С, и это преимущество позволяет активно использовать полипропилен там, где полиэтилен не выдерживает — например, в некоторых операциях в пищевой промышленности, а также в фармацевтике. Кроме того, ПП плёнка достаточно
прозрачна
, очень
эластична
и абсолютно
не токсична
, к тому же, хорошо и прочно сваривается. Современные ПП плёнки также очень прочные и отлично защищают содержимое упаковки от проникновения влаги. Далее отметим, что полипропиленовая плёнка теснит, например, изделия из ПЭТ и полистирола в производстве упаковочных ёмкостей (бутылок, контейнеров, крышек, различной тары и т. д.), а ведь ещё совсем недавно эти материалы, наряду с полиэтиленом, были
вне конкуренции
в производстве упаковки.

Забегая вперёд, скажем, что распространение полипропилена будет с каждым годом лишь увеличиваться

, поскольку до сих пор не раскрыты все возможности этого уникального материала. Не так давно
учёные
обратили внимание на высокую химическую стойкость полипропилена, и благодаря этому качеству в упаковочной индустрии ПП всё чаще заменяет полистирол, а также используется для изготовления различных ёмкостей в химической промышленности, предназначенных для
транспортировки
агрессивных и даже некоторых высокоагрессивных сред.

Отметим также и всё возрастающую роль полипропилена в области производства полимерных волокон: и здесь важнейшим фактором

является то, что волокна из этого материала получаются
дешевле по себестоимости
, чем из любого другого. И при столь низкой стоимости потребитель получает ещё и очень прочные и эластичные волокна, которые, к тому же, более термоустойчивы, чем, например, полиэтиленовые. Тем не менее заметим, что у полипропиленовых волокон всё же есть один минус — они
не слишком устойчивы
к УФ-излучению, что не позволяет их использовать для производства, например, текстильной продукции, хотя сейчас и ведутся исследования на предмет использования различных
стабилизирующих
добавок.

Также полипропилен активно используется в машиностроительной, автомобилестроительной отраслях, в строительной сфере, в электронной и электротехнической промышленности, а также в области медицины. Всё возрастающий процент

полипропиленовых изделий в таких сферах, как производство различной техники и автомобилей, а также в строительстве, обусловливается тем, что материалу свойственна завидная
износоустойчивость
. Именно поэтому полипропилен
активно используется
в производстве холодильных установок, а также бытовой техники и автомобилей (например, уже не редкость встретить полипропиленовые сиденья или бамперы — и прочность материала
это позволяет
). Что касается электротехнической отрасли, то одно лишь перечисление продукции из полипропилена для этой сферы займёт немало места. Так, из полипропилена изготавливают различные детали для телевизионной техники, телефонов, музыкального оборудования, также становится
очень популярна
и полипропиленовая изоляция (так называемая пеноизоляция), хотя пока ещё ведущее место здесь занимают поливинилхлорид (PVC или ПВХ) и сшитый полиэтилен (PEX).

Ну а если говорить о медицинской отрасли, то в этой сфере полипропилен ценится

за свою термостойкость, ведь медицинские изделия необходимо стерилизовать при высоких температурах, и далеко не всякий пластик это позволяет. На данный момент наибольшее
распространение
получили ингаляторы и одноразовые шприцы из полипропилена, где ПП уже оставил далеко позади полиэтилен и полистирол. Кроме того, в медицине, как и в пищевой отрасли очень распространена полипропиленовая плёнка — и тоже за свою высокую
термостойкость
. Осталось добавить, что полипропилен всё более
широко используется
и в бытовой сфере (например, производство мебели, ковров, посуды и т. д.), а также в строительстве (например, производство строительной монтажной пены и, конечно же, производство труб, о котором мы ещё будем говорить — и весьма детально). Ну а теперь более подробно поговорим о тех свойствах, которые помогли полипропилену так быстро
завоевать мир
.

» Полипропилен. Что это?

Полипропилен представляет собой термопластичный неполярный полимер синтетической природы, относящийся к классу полиолефинов. Это твердое белое вещество, получаемое в процессе полимеризации пропилена. Реакция идет с использованием катализаторов Циглера-Натта. Также применяют металлоценовые катализаторы.

Для полимеризации необходимы температура до 80 °C и давление в 10 атм. Способ получения полипропилена с помощью катализатора Циглера-Натта изобретен в 1957 году.

На свойства полимеров оказывает влияние пространственное расположение боковых групп СН3- в отношении главной цепи. По своему строению полипропилен бывает:

  • изотактическим,
  • атактическим,
  • синдиотактическим.

Полипропилен – легкий кристаллизующийся материал, выпускаемый в виде окрашенных или неокрашенных гранул. Для придания ему оттенка применяют пигменты или специальные органические красители.

  • гомополимер
    (изотактический),
  • статистический сополимер
    (random copolymer),
  • блок-сополимер с добавлением этилена
    (сополимер),
  • сшитый полипропилен
    (PP-X и PP-XMOD),
  • металлоценовый полипропилен
    (mPP).

Основная и наиболее часто используемая разновидность – полипропилен, которому свойственна изотактическая структура. Это вещество отличают высокая степень кристалличности, прочность, безупречная твердость и теплостойкость. Атактический полипропилен является гибким, мягким и липким материалом. Промышленным способом получают полимеры, которые состоят преимущественно из макромолекул изотактического строения.

Свойства

Основные характеристики полипропиленов:

— плотность 900-930 кг/куб.м (для атактического полимера ниже), самая низкая для пластмасс;

— линейная усадка около 1,5-2,0 процентов;

— кристаллизующийся полимер со степенью кристалличности до 75 процентов;

— температура стеклования около -10 градусов С;

— температура плавления около 170 градусов С;

— температура деструкции около 300 градусов С;

— ПТР (индекс текучести расплава) по ГОСТ Т=230 градусов, груз 2,16 кг, в зависимости от марки от 0,2 до 75 г/10 мин;

— хорошие экономические показатели.

— хорошая водостойкость при температуре ниже 130 градусов С;

— хорошая стойкость к агрессивным химикатам, в т.ч. кислотам (кроме самых сильных) и щелочам;

— некоторые марки сертифицированы для контакта с пищей;

— некоторые марки сертифицированы как медицинские.

— полипропилен гомополимер хрупкий при отрицательной температуре и легко разрушается в случае механического воздействия;

— сополимеры с этиленом более эластичны, в том числе на морозе;

— слабая теплопроводность около 0,15 Вт/(м*К);

— хорошая прозрачность в виде тонкой пленки, для сополимеров справедливо и для более толстостенных изделий;

— теплостойкость по Вика 95-1100С;

— хорошая ударная вязкость и износостойкость.

— максимальная температура использования 120-140 градусов С;

— окисление в присутствии кислорода при Т более 100 градусов С;

Доказана экологичность полипропилена и его безопасность для человека и живых организмов ввиду полной химической инертности. Ввиду этого полипропилены широко применяется при производстве изделий, контактирующих с пищевыми продуктами и водой.

Виды и марочный ассортимент

Каждый описанный ранее вид полимера подразделяется на многочисленные марки и группы по методам переработки: экструзионный, выдувной, литьевой и т.п. Кроме того, производится огромный ассортимент компаундов и наполненных марок полипропиленов. Главные его виды и наиболее распространенные марки ПП и его сополимеров представлены ниже.

  1. Гомополимер пропилена (PP homopolymer, PP HO, PPHP, PPH), изотактический полипропилен;
  2. ПП блок сополимер (PP block-copolymer, PP impact copolymer, PP CO, PPCP);
  3. Полипропилен стат или рандом сополимер (PP random copolymer);
  4. Прочие более редко используемые виды чистого полимера: атактический, синдиотактический, металлоценовый, сшитый и т.д.
  5. Наполненные марки полипропиленов: стеклонаполненные, минералонаполненные, ДПК, прочие.
  6. Термоэластопласты или эластомеры на базе ПП (смесевые, вулканизированные, «реакторные»).

Помимо отношения к тому или иному типу, любая марка полимера включает данные о его текучести, которые определяют его применимость к методам переработки. Например «Бален 01003» означает, что показатель текучести марки 0,3 г/10 мин, что обуславливает применение марки в экструзии. О таком полипропилене говорят, что это – «трубная марка». Аналогичный ПП того же имеет ПТР около 27 г/10 мин, что однозначно говорит о возможности использования для литья под давлением. Зарубежные и современные отечественные марки полипропиленов не содержат данные о текучести в своем названии, тем не менее, значение ПТР строго регламентируется для каждой из них.

Переработка

Полипропилен можно перерабатывать всеми основными методами, это один из самых не капризных с точки зрения переработки пластиков. Для производства из него изделий не требуется использования специализированного иди нестандартного оборудования. Достаточно применять стандартизированные машины и оснастку.

Экструзией из полипропилена получают трубы различного назначения, листы, сотовый ПП и другие профили, пленки. Самый высокотехнологичный из этих процессов является получение биаксиально-ориентированной полипропиленовой (БОПП) пленки. Суть процесса сводится к тому, что после выхода из экструдера пленка растягивается сначала в продольном направлении, а потом в поперечном. Причем степень вытяжки по обеим осям может достигать десяти и более раз. БОПП пленки применяются сейчас повсеместно, но больше всего они подходят для упаковки пищевых продуктов, в том числе скоропортящихся. Существует окрашенная, металлизированная, ламинированная и т.д. полипропиленовая пленка.

Изображение линии по выпуску БОПП

Рис.2. Линия по выпуску БОПП

Литьем под давлением из ПП и его модификаций получают товары для буквально всех отраслей: автомобильные и строительные детали, упаковочные материалы, товары для дома и сада, детские товары, некоторые конструкционные изделия и т.д. Литье производится на стандартных термопластавтоматах и охлаждаемых пресс-формах. Полипропилену подходят и специальные виды литья – с использованием би- и многокомпонентной оснастки, ротационных машин, вспенивателей (порофоров), литья с газом, каскадного литья, сэндвич-технологии и т.д.

Полипропилен перерабатывают и прочими методами. Экструзией и инжекцией с раздувом выпускают емкости, бочки и бутылки. Пневмо- и вакуумформованием из экструдированных листов получают одноразовую посуду, стаканы, упаковку. Некоторые марки полипропилена подходят для ротационного формования. Его можно достаточно легко сваривать, штамповать и т.п. Для окраски изделий применяются специально разработанные марки суперконцентратов пигментов, имеющие полипропилен в виде матрицы, однако в большинстве случаев для окраски в массе подходят универсальные, сделанных на базе низкомолекулярного ПЭ или сэвилена.

Отлично заменяет дорогостоящие аналоги

Полипропилен является прекрасной альтернативой более дорогим материалам. Его применение удешевляет процесс производства в несколько раз. Потому он хорошо и часто используется в следующих сферах:

  • Приборостроение (предохранительные блоки, панели приборов, уплотнители деталей, коврики для пола, амортизаторы и т.д.).
  • Машиностроение (бамперы для автомобилей, баки для аккумуляторов, элементы для вентиляторов, запчасти для бытовой техники).
  • Пищевая промышленность (бутылки, контейнеры, упаковки, крышки, пленка, пластиковая посуда).
  • Медицина (упаковки для таблеток, лабораторные пробирки, бутылки, детали для диагностической техники).
  • Изготовление канализационных труб, септиков, туалетов, фитингов и других элементов для монтажа.
  • Электроника (телевизоры, радиоприемники, телефонные аппараты, катушки, оболочки изоляционного характера и т.п.).

Этот материал прекрасно применяется для получения различных упаковок. Он очень гибкий, прозрачный, устойчив к химическим воздействиям. Обеспечивает надежную защиту от проникновения пыли, грязи и вредных микроорганизмов. Что очень немаловажно в фармакологии и для хранения продуктов.

Комментировать
0
12 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно