Формула полипропилена. Свойства и применение полипропилена. Физические и химические свойства полипропилена

⁰

Полимеры и изготовленные из них материалы, предметы быта, оборудование - это важная часть промышленности и жизни человека в целом. Природные ресурсы, к сожалению, сильно истощились за время их использования. Поэтому людям пришлось научиться синтезировать искусственные материалы, которые обладают рядом важных технических характеристик. Одним из таких и является полипропилен. Химическая формула этого соединения, особенности его свойств и строения молекулы будут рассмотрены в ходе статьи.

Полимеры - общая характеристика

К данному классу соединений относятся те, которые обладают очень высоким значением Ведь полимеры - это сложные органические соединения, состоящие из многократно повторяющихся мономерных звеньев, которых может быть от нескольких десятков до сотен, тысяч и миллионов.

Среди всех полимеров можно выделить следующие группы:

Природного происхождения - белки, нуклеиновые кислоты, молекулы АТФ и так далее.
Искусственные - те, что созданы на основе природных, но были химически модифицированы с целью улучшения технических характеристик. Например, искусственные каучуки.
Синтетические - те, что создаются только путем химических реакций, синтеза в лаборатории и производственных комбинатах. Здесь примерами могут служить синтетические ткани и волокна, полиэтилены, поливинилхлорид, полипропилен и прочие.

Все обозначенные группы полимеров - важное промышленное сырье для получения и производства различного оборудования, предметов быта, посуды, игрушек, мебели и прочих вещей.

Представители важнейших синтетических полимеров

Химическая формула одного из важнейших представителей синтетических полимеров записывается как (-СН 2 -СН 2 -) n . Это полиэтилен. Области его использования известны. Это и бытовые нужды (хозяйственная пленка), и промышленные, и пищевая отрасль (упаковочный материал). Однако хоть он и самый распространенный, но далеко не единственный представитель, являющийся крайне важным для человека. Также можно назвать такие полимеры, как:

поливинилхлорид;
полипропилен;
полиизобутилен;
полистирол;
тефлон;
поливинилацетат и прочие.

Именно в строительном деле, а также для изготовления посуды большую роль играет такой материал, как полипропилен. Поэтому далее рассмотрим именно его особенности с химической точки зрения.

Формула полипропилена

С точки зрения науки химии, состав данного вещества можно выразить разными видами формул. Первый вариант, это молекулярная форма записи. В этом случае формула полипропилена выглядит так: (С 3 Н 6) n . Последняя n означает степень полимеразации, то есть число структурных исходных звеньев в макроцепи.

Такая запись позволяет сделать вывод о качественном и количественном составе молекулы. Полипропен состоит из атомов углерода и водорода, а их количество в мономерном звене соответственно равно 3/6, а в общей цепи зависит от показателя n. Если же говорить о самой структуре соединения, о порядке связей атомов в молекуле, то тогда необходим другой вид записи вещества.

Полипропилен: структурная формула

Вид записи, в котором показан порядок соединения атомов в молекуле, называют структурной формулой. Для рассматриваемого нами вещества она будет иметь такой вид: (-СН 2 -СН-СН 3 -) n . Очевидно, что общепринятая валентность атомов в органической химии сохраняется и в этом случае. Формула полипропилена или полипропена показывает, какое именно мономерное звено лежит в основе соединения. Образовано оно от (алкена) пропена или пропилена. Его эмпирическая формула: С 3 Н 8 .

Исходный мономер

Формула мономера для получения полипропилена такова: (-СН 2 -СН-СН 3 -). Если этот фрагмент повторить несколько сотен раз, то мы получим целую макромолекулу который и является рассматриваемым материалом. Кроме того, мы уже указывали, что вообще исходным веществом для следует считать обычный алкен - пропен. Он и есть мономер полипропилена. будет записываться как СН 3 -СН=СН 2 . При разрыве двойной связи в ходе полимеризации образуется нужный фрагмент. То самое мономерное звено, которое, повторяясь, образует макромолекулу полимера.

Физические и химические свойства

Формула полипропилена (-СН 2 -СН-СН 3 -) n позволяет судить о его физических и химических характеристиках. Перечислим основные из них.

Физические свойства данного полимера: плотность 0,91 г/см 3 , твердый, устойчивый к истиранию, не подвергается коррозии. Цвет белый, непрозрачный. Запах отсутствует. В воде, органических растворителях при обычных температурах нерастворим. При показателе свыше 100 0 С растворяется в углеводородных соединениях. Размягчаться начинает после 140 0 С, при 170 0 С плавится. Обладает тепло- и морозоустойчивостью.
Химические свойства. С точки зрения активности, полипропен можно отнести к практически инертным веществам. Он способен вступать во взаимодействие лишь с особенно сильными окислителями: дымящей азотной, хлорсульфоновой кислотами, олеумом, активными галогенами (фтор, хлор). С водой не взаимодействует вообще, даже при повышенных температурах. С кислородом реагирует только при облучении ультрафиолетом, процесс сопровождается деструкцией полимера. В органических растворителях при повышении температуры набухает и растворяется.

Обозначенные свойства можно отнести и к техническим характеристикам самого материала, который используется в промышленности. Однако не весь полипропилен одинаков. Существуют специальные добавки-стабилизаторы, при помощи которых создаются разные сорта рассматриваемого полимера.

Технические характеристики материала

Можно обозначить несколько основных свойств, которыми обладает материал полипропилен. Характеристики его следующие:

При нагревании способен плавиться, предварительно размягчаясь.
Не обладает проводниковыми свойствами.
Ударостоек, прочен на износ.
Устойчив к истиранию.
Стареет при воздействии солнца и кислорода, но процесс происходит достаточно медленно.
Как полимер имеет маленький молекулярный вес.
Обладает белым цветом, полупрозрачен, не имеет вкуса и запаха.
При сгорании не выделяет вредных веществ, издает легкий цветочный аромат.
Является гибким, прочным, устойчивым к различного рода загрязнениям.
Обладает тепло- и морозостойкостью.

Все обозначенные свойства полипропилена как материала позволяют использовать его для различных нужд. Он легок в применении, удобен в уходе и использовании в практической деятельности любой отрасли народного хозяйства.

Всего можно выделить три основные разновидности данного материала:

аттактический;
синдиотактический;
изотактический.

Основное отличие в них - это А конкретно - расположение метильных группировок в цепи. Также на технические характеристики оказывают влияние стабилизирующие добавки, количество мономерных звеньев в макроструктуре.

Производят данный материал либо в виде кристаллических гранулярных структур, либо в виде волокон, листов.

Области использования

Материал полипропилен используется для производства различных пленок, упаковочной тары, контейнеров для пищевых продуктов. Именно из него изготавливаются обычные пластиковые стаканчики и другие предметы одноразовой посуды. Этот материал идет на изготовление прочных, устойчивых к химическим агентам полипропиленовых сантехнических труб.

Его же используют для создания шумонепроницаемых материалов. Липкая лента - это также одна из разновидностей полипропилена.

Аттактический материал идет на изготовление:

мастик;
клеев;
замазок;
липких лент;
дорожных покрытий и прочее.

Большое количество полипропиленовых листов, волокон уходит на изготовление игрушек, канцелярских товаров, предметов бытового и хозяйственного назначения.

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.

Промышленный выпуск полипропилена в первый раз организовала итальянская компания Монтскатини в конце 1957 г. В настоящее время громадные промышленные мощности введены в строй во многих государствах, а также в СССР.

1. Сырье и получение полипропилена

Пропилен выделяют из газов крекинга нефти либо нефтепродуктов. Создавая необходимые условия крекинга, в частности: давление, температуру, длительность процесса и используя требуемый катализатор, возможно направить деструкцию углеводородов, входящих в состав нефти, в сторону образования в основном пропилена и этилена. Выделение из смеси пропилена и очистка его осуществляются способом глубокого охлажения.

Пропилен - это бесцветный горючий газ со не сильный запахом. Молекулярная масса его 42,078, температура плавления - 185,25°С, температура кипения - 47,70сС, температура самовоспламенения - 455°С, пределы взрываемости в смеси с воздухом - 2,0-11,1% (объемных). В газах крекинга нефти он содержится в количестве 5-18% (по массе). Пропилен очень реакционноспособеи и легко присоединяет по двойным связям разнообразные соединения.

В индустрии полипропилен получают полимеризацией пропилена в растворителе (бензине, гектане, пропане) при давлении 1-4 МПа (в зависимости от используемого растворителя). Реакция идет при 70°С в присутствии каталитического комплекса AiRg + T1CI3. Большая активность катализатора при моляриом отношении A1R3: TiCls3. 2. Степень кристалличности полипропилена зависит от размера частиц катализатора. Активность наибо-лее. довольно часто используемого каталитического комплекса (г5)з + ТГС1З значительно уменьшается в присутствии кислорода воздуха либо следов жидкости, исходя из этого полимеризацию создают в атмосфере азота, применяя шепетильно осушенные растворитель и пропилен.

Представление о ходе полимеризации пропилена при иизг ком давлении дает схема на 26. В аппаратах 1 м 2 приготов-ляют катализатор. Компоненты катализатора дозируются насосами 8 и 5 и попадают в заданном соотношении в направляться 3, куда в один момент поступает и мономер. Тепло полимеризации отводят за счет охлаждения стенок реактора либо охлаждающим змеевиком. Образующаяся суспензия полимера самотеком поступает в сборник 4, в котором находится спирт (верховный) для прекращения полимеризации и разложения катализатора. После этого создают фильтрацию полимера и удаление остатков растворителя острым паром. В силу малой плотности полипропилена он всплывает на поверхность воды. По окончании отделения полипропилена от воды 5 и сушки он подвергается окончательной досушке в токе азота 6.

Известен способ производства изотактического полипропилена в присутствии окисно-хромовых катализаторов на алюмосиликате.

Уделяют громадное внимание предстоящему усовершенствованию’ процесса полимеризации. Так, в Англии был предложен способ полимеризации полипропилена в сжиженных низкокипящих углеводородах (в чистом пропилене, пропане либо бутане). Наряду с этим упрощается очистка исходных углеводородов, отвод тепла полимеризации за счет теплоты испарения растворителя и появляется возможность, высоких скоростей полимеризации.

Ведутся работы в направлении уменьшения количества циркулирующих растворителей в ходе полимеризации. С целью этого предлагается проводить полимеризацию газообразного полипропилена под действием комплексных катализаторов: треххлористого титана + триэтилалюминия, нанесенных на частицы порошкообразного полимера либо при температурах выше температуры плавления полипропилена, в то время, когда появившийся полимер стекает с носителя катализатора.

2. Свойства и использование полипропилена

В зависимости от условий проведения процесса полимеризации пропилена получают полимеры с разной молекулярной структурой, которая и определяет их физико-механические свойства.

Изотактическая и синдиотактическая молекулярные структуры смогут характеризоваться различной степенью совершенства простран-ственной регулярности.

Стереоизомеры полипропилена значительно различаются по механическим, физическим и химическим свойствам. Атактический полипропилен представляет собой каучукоподобный материал с высокой текучестью, температурой плавления - около 80°С, плотностью - 850 кг/м3, хорошей растворимостью в диэтиловом эфире. Изотактнчсский полипропилен по своим свойствам выгодно отличается от атактического, в частности: он владеет высоким модулем упругости, большей плотностью - 910 кг/м3, большой температурой плавления - 165-170°С и лучшей стойкостью к действию химических реагентов. Стсреоблокполимср полипропилена при изучении посредством рентгеновых лучей обнаруживает определенную кристалличность, которая не может быть такой же полной, как у чисто изотактичоских фракций, потому, что атактические участки приводят к нарушению в кристаллической решетке.

Полипропилен владеет полезными свойствами для его разностороннего применения в строительной технике. Главное влияние на свойства полипропилена и строительных изделий из него (труб, пластин, пленок) оказывает молекулярная и надмолекулярная структура в полимерной цепи.

Полипропилен характеризуется сверхсложной молекулярной структурой, поскольку кроме состава мономера, средней молекулярной массы и молекулярного распределения на его структуру громадное влияние оказывает пространственное размещение боковых групп по отношению к основной цепи.

В техническом отношении наиболее ответствен и перспективен изотактичсский полипропилен. В зависимости от типа и соотношения присутствующих стсреоизомеров свойства полипропилена изменяются в широком диапазоне. От молекулярной структуры полимеров зависит свойство их переработки теми либо иными способами, каковые со своей стороны в значительной мере предопределяют свойства готовых изделий.

Ниже дастся краткое описание влияния основных структурных параметров на свойства полипропилена.

Молекулярная масса полипропилена колеблется в широких пределах- от 35 000 до 150 000. Полимеры с молекулярной массой ниже 35 000 владеют большей хрупкостью.

Разные физико-механические свойства полимера зависят от величины молекулярной массы по-различному. Так, при механических нагрузках, связанных с малыми деформациями либо малыми скоростями, с трансформацией молекулярной массы (у полипропилена с низкой молекулярной массой) такие свойства полимера, как предел текучести, модуль упругости, изменяются незначительно. Показатели механических свойств полипропилена, связанные с громадными деформациями, во многом зависят от молекулярной массы. Так, предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве, ударная вязкость с уменьшением молекулярной массы понижаются. На указанные свойства воздействует кроме этого полидисперсность. Последнее разъясняется тем, что при высоких деформациях ведущую роль начинают играться атактические аморфные области полимера. Чем больше концов макромолекулярных цепей будет пребывать в этих областях, а их концентрация, естественно, возрастает с уменьшением длины макромолекул, тем стремительнее осуществляется их взаимное ослабление, сдвиг либо удаление друг от друга. Это происходит вследствие того что они связаны только межмолекулярным и связями, каковые существенно не сильный, чем химические связи цепи либо силы сцепления, действующие в кристаллических областях.

Механические свойства полипропилена зависят от его средней молекулярной массы, полидисперсности и содержания атактической фазы. Последнее определяется взвешиванием остатка полимера по окончании экстракции кипящим н-гептаном (СуНц-,), в котором растворяется атактический полимер. С уменьшением изотактической фазы ir, следовательно, с повышением атактической механические свойства полипропилена ухудшаются.

Молекулярная масса в большинстве случаев определяется характеристической вязкостью в растворах о-ксилола при 120°С. В качестве показателя молекулярной массы употребляется индекс расплава. Чем он ниже,

тем выше молекулярная масса полимера. В большинстве случаев полипропилен имеет индекс расплава 0,2-5,0 г/10 мин.

С увеличением молекулярной массы механические показатели полипропилена постоянно совершенствуются (предел текучести и предел прочности при растяжении). Ударная вязкость изотактического полипропилена не может быть выяснена при 20°С, поскольку данный полимер не разрушается в простых температурных условиях. При более низких температурах, к примеру, она имеет следующие величины: при -20°С ударная вязкость образовывает 20-30 кДж/м2 и при -80°С - 13-17 кДж/м2.

Теплофизические свойства. Изотактический полипропилен сильно отличается от атактическо-

го, причем не только в жёстком виде, но н в расплаве. Удельная теплоемкость изотактического полипропилена возрастает линейно при температуре до 100°С, а при более высокой удельная теплоемкость резко возрастает, переходит через крутой максимум в область температуры плавления (166°С), а после этого падает до относительно постоянной величины приблизительно 2,72 кДж/кг-°С (для расплава). Кривая температурной зависимости удельной теплоемкости для атактического полипропилена имеет более сложную форму (28).

Благодаря неоднородности молекул и разных размеров кристаллитов температура плавления полипропилена изменяется от 160 до 175°С. При отсутствии механического действия изделия (трубы) из полипропилена сохраняют форму при температуре 150°. На теплоемкость полипропилена оказывает громадное влияние наличие примеси и контакт с некоторыми металлами, к примеру медью либо ее сплавами. Исходя из этого при устройстве полипропиленовых трубопроводов для тёплого водоснабжения не нужно использовать фитинги, которые содержат бронзовые элементы.

Химическая стойкость полипропилена благодаря его парафиновой структуре высока. При обычной температуре изотактическии полипропилен отлично противостоит действию органических растворителей. Но любое нарушение правильности структуры цепей, проявляющееся в уменьшении степени кристалличности полипропилена, приводит к снижению его стойкости к растворителям. Благодаря плохой растворимости полипропилена исключается возможность склеивания полипропиленовых деталей и получения пленок и защитных покрытий способом полива и нанесения растворов.

Для характеристики химической стойкости разных полимеров, а также полипропилена, имеются особые таблицы, в которых указывается стойкость полимера к реагентам (растворителям, кислотам, щелочам, солям) при разных их концентрациях и температурах. Минеральные и растительные масла кроме того при долгом их действии адсорбируются пропиленом в ничтожно малых количествах.

Все виды полипропилена не поглощают воду, за исключением ничтожной поверхности адсорбции.

Атмосферостойкость полипропилена в условиях действия солнечного света и повышенной температуры должна быть признана недостаточной, поскольку в этих условиях полипропилен подвергается деструкции со большим понижением физико-механических свойств. В целях предотвращения деструкции полипропилена при его термической обработке (нагреве и окислении) и при эксплуатации изделий (пленок, труб) нужно введение в поли-

пропилен стабилизаторов. Особенно очень сильно изменяется нестабили-зированный полипропилен при действии прямого солнечного света, в следствии чего полимер и изделия из него становятся хрупкими.

Ультрафиолетовые лучи оказывают сильное окислительное воздействие, причем введение в полимер антиоксидантов дает ингибирую-щее воздействие только в течение маленького времени. Наиболее действенно действуют на полипропилеи ультрафиолетовые лучи с долгой волной (300-370 мкм), в следствии чего полимер теряет механическую прочность.

На деструкцию полипропилена громадное влияние оказывает температура- увеличение ее на каждые 10°С практически в два раза активизирует деструкцию. Хорошим стабилизатором для полипропилена есть сажа - введение ее до 2% существенно снижает деструкцию: Для понижения окислительной деструкции полипропилена возможно использовать кроме этого ди (оксифинил) -сульфит в количестве 1-2%. Время хрупкости при 140 С (время, по окончании которого происходит излом пленки из полипропилена при ее полном складывании) образовывает 24-40 сут. Полипропилен с введением в него стабилизаторов устойчив от окисления и деструкции кроме того при нагревании в течение нескольких часов до 300°С.

В строительной технике полипропилен пока не отыскал широкого применения, но должен быть отнесен к очень перспективным материалам как в силу высоких технических свойств, так и ввиду многообразия способов его технологической переработки в изделия (экструзии, литья под давлением, выдувания, прессования и вакуум-формования). К недостаткам полипропилена как сырья для изготовления стройматериалов и изделий относится его нехорошая склеиваемость. Только при применении хлоропрсновых клеев достигаются приемлемые результаты, не смотря на то, что прочность места склеивания уступает прочности самого материала.

Сварка полипропиленовых изделий и материалов дает прекрасные результаты и осуществляется горячей струей воздуха либо азота, нагретого до 220°С.

Для увеличения ударной вязкости строительных изделий направляться использовать полипропилен с нужным индексом расплава и совмещать его с синтетическими каучука ми, полиизобутиленом и бутил-каучуком.

Из полипропилена изготовляют следующие виды изделий для строительной техники: трубы, пленки, страницы, вентиляционные решетки и санитарно-техническое оборудование. Для изготовления труб способом экструзии наиболее пригодны полипропилены с высокой и средней степенью кристалличности, индекс расплава которых лежит в пределах от 0,5 до 3,0. Полипропиленовые трубы производят диаметром 25-150 мм. Они более прочны, чем трубы из полиэтилена, намного более теплостойки, но по морозоустойчивости уступают полиэтиленовым трубам. Для изготовления полипропиленовых труб возможно применен кроме этого способ центробежного литья. Полипропиленовые трубы используют для тёплого водоснабжения и для транспортировки агрессивных жидкостей. Пленки из полипропилена изготовляют экструзией с раздувом и вытяжкой. Они очень прозрачны и прочны, владеют хорошей свариваемостью, малой водо-, паро- и газопроницаемостью. Используют их для разных видов изоляции сооружений. Страницы из пропилена изготовляют толщиной до 0,5 мм способом экструзии либо прессованием. Используют для изготовления разных емкостей в санитарной технике, вентиляторов, решеток и пр. Полипропилеи возможно использовать п для защитных покрытии металла методом распыления либо погружения.

Аморфный полипропилен применяют для изготовления строительных клеев, замазок, уплотняющих мастик и липких пленок.

Вам это понравится:

В качестве побочного продукта. Этот вид полипропилена относится по своим характеристикам к термопластам.

В большинстве случаев его утилизируют, поскольку не находят сферы применения. Однако, атактический полипропилен или, сокращенно — АПП, обладает целым рядом полезных свойств и может применяться в разных производственных сферах. Что же представляет собой АПП и для чего он может пригодиться?

Свойства и характеристики атактического полипропилена

Хотя атактический полипропилен и считают отходным материалом, у него много полезных свойств, которые можно использовать в разных промышленных областях:

Мягкий, пластичный и эластичный материал, похожий на каучук. Однако по физико-химическим свойствам АПП уступает каучуку. Его нельзя использовать для производства труб, как полипропилен, однако можно использовать в качестве полуфункциональной добавки.
Высокая текучесть — атактический полипропилен может принимать разные формы: от жидкой маслоподобной до более густой воскообразной.
Легко вступает во взаимодействие с другими химическими веществами, поэтому АПП легко модифицировать и тем самым улучшить его свойства.
Довольно высокая температура плавления — 80°C.
Хорошая плотность — 850 кг/м³.

Поскольку атактический полипропилен в своем чистом виде считается отходом, его часто подвергают химическим модификациям и усиливают полезные свойства. Самый простой, дешевый и быстрый способ повысить качественные характеристики атактического полипропилена — окисление.

Окисленный атактический полипропилен (ОАПП) используют как добавку для улучшения свойств разных материалов. После окисления плотность полипропилена повышается, что упрощает его использование в разных химических композициях, а также значительно сокращает расходы на транспортировку.

Материалы, в которые добавлен ОАПП, устойчивы к ультрафиолетовому излучению, кислотам и щелочам, а также обладают хорошей теплостойкостью.

Сферы применения АПП

Атактический полипропилен в нашем государстве по-прежнему считается отходом производства полипропилена и практически всегда подвергается утилизации. Строительство производственных мощностей для переработки АПП позволило бы избежать утилизации и превратить этот материал из отходов в полезный материал.

Процесс переработки атактического полипропилена — рециклинг — мог бы стать отдельным бизнес-направлением, ведь АПП находит огромное количество сфер применения:

производство битумных материалов — это основное направление для применения АПП;
изготовление мастик для покрытия поверхности аэродромов;
производство антикоррозийных покрытий и водостойких состав;
производство различных клеевых материалов для строительной сферы;
использование АПП в качестве добавки для смазочных масел, дизельного топлива и резиновых смесей.

Перспективы использования атактического полипропилена

Согласно последним данным, только 2-3% российских химических производств занимаются переработкой атактического полипропилена. В остальных случаях его просто утилизируют в качестве отходов.

Строительство заводов по рециклингу АПП позволило бы не только оптимизировать , но и открыть новые направления бизнеса, приносящие хорошую прибыль. Ведь атактический полипропилен находит применение в огромном количестве разных сфер, начиная от и заканчивая нефтехимической и резиновой промышленностью.

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