Формула полипропилена: свойства и применение. Большая энциклопедия нефти и газа

⁰

С середины прошлого века, когда был освоен метод полимеризации пропилена, началось активное производство материала, нашедшего применение во многих промышленных отраслях.

Материал должен был быть надежным, крепким, устойчивым к воздействию агрессивной среды и конечно же экологически безопасным.

Полипропилен (РР) – полупрозрачное кристаллическое вещество, получаемое в процессе полимеризации, которое выпускается в порошкообразном или гранулированном виде.

РР считается одной из самых легких . Материал нетоксичен, не тонет в воде, горит без дыма, плавится каплями, выделяя практически неощутимый запах.

Метод получения полипропилена

В промышленных условиях полипропилен вырабатывают в процессе полимеризации пропилена – бесцветного горючего газа с нехарактерным запахом. Полимеризация пропилена происходит при давлении от 1 до 4 МПа. Такая разница зависит от применяемого растворителя. Катализатором реакции выступает комплекс AiRg + TiCI3. В зависимости от размера его частиц, получается различная степень кристаллизации полипропилена.

Виды полипропилена

Условия полимеризации влияют на структуру расположения атомов в макромолекуле полученного полимера (местонахождение атомов метиловой группы в полимерной цепи). Благодаря этому полипропилен подразделяется на три вида, различные по физико-химическим свойствам:

Изотактический. Метиловые группы собираются с одной стороны полимера. Это обеспечивает материалу прочность, износостойкость, устойчивость к внешнему воздействию. Температура размягчения материала – 140 °С, плавления – 165–170 °С, а плотность – 910 кг/м3.
Синдиотактический. Молекулы метиловых групп расположены с разных сторон. У таких полимеров высокая температура плавления.
Атактический вид. Здесь позиционирование метиловых составляющих носит случайный, хаотичный характер.

Поэтому полипропилен этого вида обладает следующими свойствами:

каучукоподобная, липкая структура;
температура плавления составляет 80 °С, плотность – 850 кг/м3;
высокая текучесть;
способность растворяться в диэтиловом эфире.

Свойства полипропилена

Как и любой полимер, полипропилен обладает достоинствами и недостатками, которые влияют на его эксплуатационные возможности. Учитывая их, можно эффективно применять данный материал в различных областях.

Достоинства:

Достоинства полипропилена в большей степени касаются полимеров изотактической группы.
Температура плавления в 175 °С свидетельствует об устойчивости материала к высоким температурам.
РР ударопрочен и допускает многократные изгибы.
По показателям износостойкости, низкой паро- и газонепроницаемости полипропилен сравним с полиамидами.

Неполярная структура материала позволяет ему оставаться устойчивым ко многим агрессивным химическим веществам:

спирту,
ацетону,
некоторым видам кислот,
солям,
щелочам,
кипящей воде.

Некоторые виды углеводородов могут способствовать набуханию полипропилена, но когда они испарятся, механические свойства материала восстанавливаются.

Недостатки:

Сильные окислители могут разрушить РР даже при комнатной температуре.
К таким веществам относятся хромовая смесь, серная, азотная (концентрированная), хлорсульфоновая кислоты.
Полимер чувствителен к воздействию света и кислорода. Они вызывают процессы разложения материала, выраженные потерей блеска, растрескиванием, «мелованием» поверхности.
Специальные добавки в виде стабилизаторов полимерных материалов предотвращают подобные реакции.

Низкая морозостойкость (материал становится хрупким при температуре от -5 до -15 °С) устранима, если в макромолекулу добавить этилен, бутилкаучук или этиленпропиленовый каучук.

Области применения полипропилена

Наибольший промышленный интерес вызывают полипропилены изотактической группы. Процентное соотношение применения полипропилена выглядит следующим образом:

упаковка – 33 %;
транспорт – 12 %;
мебель – 14 %;
товары общего назначения – 10 %;
строительство – 6 %;
электроника – 9 %;
другие нужды – 16 %.

Готовая продукция из полипропилена производится несколькими способами:

Метод экструзии используется при производстве упаковочных материалов, канцелярской продукции, труб, пленки, нитей, волокон, одноразовой посуды, пищевой упаковки.
Литье под давлением применятся при изготовлении тары, медицинских изделий, бытовых изделий, аккумуляторных батарей, автозапчастей, пластиковой мебели, фитингов и др.).
Из-под выдува выходят фасовочные пакеты, флаконы для косметических товаров, бытовой химии, бочки, канистры, цистерны.
Крупные пластиковые изделия (детские игровые комплексы, уличные туалетные кабинки, септики, мусорные емкости, дорожные ограждения) получают методом ротоформования.
При производстве изоляционных материалов (пенополипропилена) применяют метод вспенивания.

поставлена на очень высокий уровень!

Борьба с различными видами осадков в системах коммуникаций — важная часть работы коммунальных служб. Подробнее об этом в .

Работает с рисом и у вас много отходов? Спешите прочесть материал по ссылке, и сэкономьте деньги на вывозе мусора!

Страны-производители

Ежегодно в мире выпускается более 50 млн тонн полипропилена. РР постепенно вытесняет другие пластмассы, такие как и ПВХ, обладающие токсичностью и слабыми утилизационными свойствами. Большую роль играет и низкая себестоимость материала. Поэтому производители готовых пластиковых изделий все чаще склоняются в пользу полипропилена. Во многих странах, в том числе и в России, строятся новые заводы по его производству.

Совсем недавно конкурентами европейских производителей были азиаты и североамериканцы. Теперь рынок полимерных пластмасс завоевывают ближневосточные, латиноамериканские производители, а также предприятия стран СНГ.

Лидером в этой области является Китай. Это связано с переносом большинства производств из стран ЕС и США. Предприятия США также имеют большой потенциал. Здесь работают более десяти крупнейших продуцентов полипропилена.

С учетом запуска новых предприятий:

более половины производственных мощностей будут базироваться в КНР,
20 % – в Египте и странах Персидского залива),
14 % придется на долю США,
8 % – на страны СНГ (Казахстан и РФ).

Не стоит забывать, что крупные проекты имеются в Индии и Таиланде.

Полипропилен все чаще стали называть королем пластмасс, причем на сегодня он не является самым популярным. Невзирая на то что технический потенциал материала до конца не реализован, сфера его применения расширяется, двигаясь вперед семимильными шагами. Учитывая темпы роста производства материала, можно с большой долей уверенности сказать, что в скором будущем РР будет вне конкуренции.

– синтетический термопластичный неполярный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Продукт полимеризации пропилена. Твердое вещество белого цвета. Выпускается в форме гомополимера и сополимеров, получаемых сополимеризацией пропилена и этилена в присутствии металлоорганических катализаторов при низком и среднем давлениях.

Полипропилен является продуктом полимеризации пропилена, химическая формула которого С3Н6. В процессе полимеризации образуется линейная молекула полипропилена,элементарные звенья которого состоят из связки –СН2–СН– с боковой метильной группой СН3.

По характеру пространственного расположения метильной группы относительно молекулярной цепи различают:

Таблица 1. Метильные группы полипропилена.

Метильные группы	Описание
Атактические полипропилены	характеризуются тем, что в них метильные группы расположены по обе стороны цепи совершенно неупорядоченно, такие полимеры имеют консистенцию от масло- до воскообразной
Синдиотактические полипропилены	в их полимерных цепях метильные группы расположены строго альтернативно – поочередно слева и справа от центральной цепи, синдиотактический полипропилен прозрачен и более вязок, чем изотактический
Стереоблочные полипропилены	их макромолекулы построены из чередующихся блоков изотактического и атактического строения
Изотактические полипропилены	в их макромолекулах все метильные группы расположены с одной стороны цепи, полимеры такого типа на 50% жестче и на 25% тверже, чем атактические полипропилены

Для производства напорных полипропиленовых труб КРОСС используется изотактический полипропилен.

Изотактический полипропилен - это высокомолекулярный статический сополимер пропилена с этиленом, так же называемый полипропилен тип 3 или рандом -сополимер, PPR или PPRC . (Таблица 2)

Он был открыт как класс полимеров в 1954 году немецким химиком-органиком Карлом Циглером и итальянским химиком Джулио Натта, а в конце 1957 г. итальянская фирма «Монтскатини» самой первой организовала промышленный выпуск полипропилена.

Изотактический полипропилен – это жёсткий термопласт с высокой температурой плавления и отличной устойчивостью к растворителям. Его исключительные свойства нашли широкое применение в промышленности.

Изотактический полипропилен химически нейтрален, экологически чист, не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Он не образует вредных веществ при обработке и утилизации. Обладает наименьшим показателем плотности из всех пластмасс, всего 0,91 г/см 3 . Более того полипропилен обладает высокой твердостью (стоек к истиранию), большой термостойкостью (начинает размягчатся при 140 0 С,а плавится при 175 0 С) и неподвластен коррозии. (более подробно физические свойства полипропилена применяемого для производства напорных труб KРОСС приведены в Таблице 3.) Так же климатическая и химическая стойкость полипропилена: 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.

Именно благодаря обладанию столь уникальными свойствами мы выбрали Рандом сополимер PPRC для производства наших напорных труб и фитингов.

Таблица 2. Модификации полипропилена.

Тип	Описание
Гомополимер полипропилена (тип 1) РРН	Полипропилен, у которого макромолекулы содержат одинаковые мономерные звенья. Это достаточно твердый полимер, имеющий при изгибе высокую прочность. Самый распространенный метод модификации гомополимера полипропилена - это придание ему антистатического свойства с помощью специальных антистатических добавок. Эти добавки не дают налипать пыли на изделия из данного материала. Благодаря же введению таких добавок, как нуклеаторы, гомополимер становится прозрачным, что позволяет значительно расширить ассортимент изделий, производимых из данного вида олипропилена. Типичный гомополимер полипропилена - целлюлоза.
Блок-сополимер пропилена с этиленом (сополимер) РРВ	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. 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.
Статистический сополимер полипропилена с этиленом (тип 3) рандом сополимер РРRC	Полипропилен молекулы которого собраны из молекул пропилена и этилена в беспорядочном их сочетании. Это значитетельно повышает в лучшую сторону такие свойства полипропилена как эластичность, вязкость, стойкость к температуре. Имеет кристаллическую структуру. 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.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИПРОПИЛЕНА

Таблица 3. Физические свойства полипропилена применяемого для производства напорных труб КРОСС

Наименование показателя	Значение
Плотность, г/см 3	0,91-0,92
Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/см 2	250-400
Относительное удлинение при разрыве, %	200-600
Модуль упругости при изгибе, кгс/см 2	6700-11900
Предел текучести при растяжении, кгс/см 2	250-300
Относительное удлинение при пределе текучести, %	10-20
Ударная вязкость с надрезом, кгс см/см 2	33-80
Твердость по Бринелю, кгс/мм 2	6,0-6,5

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГОСТом 52134-2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления» установлены следующие характеристики для полимерных труб:

термопластичные материалы (термопласты): Группа полимерных материалов, которые при нагревании выше температуры плавления сохраняют способность перехода в вязкотекучее состояние. В настоящем стандарте сшитый полиэтилен отнесен к группе термопластов.
средний наружный диаметр dcp мм: Частное отделения длины окружности трубы, измеренной по наружному диаметру в любом поперечном сечении, на число π (π = 3,142), округленное в большую сторону до 0,1 мм.
номинальный наружный диаметр d, мм: Условный размер, принятый для классификации труб из термопластов и всех составляющих элементов систем трубопроводов, соответствующий минимальному допустимому значению среднего наружного диаметра трубы.
номинальная толщина стенки е, мм: Условный размер, соответствующий минимальной допустимой толщине стенки трубы в любой точке ее поперечного сечения.
Нижний доверительный предел прогнозируемой гидростатической прочности (Σlpl, МПа)
– это величина, с размерностью напряжения, представляющая собой 97,5%-ный нижний доверительный предел прогнозируемой длительной гидростатической прочности при температуре Т и времени t.
минимальная длительная прочность MRS, МПа: Характеристика материала трубы, численно равная напряжению в стенке, возникающему при действии постоянного внутреннего давления, которое труба способна выдержать при нижнем доверительном интервале 97,5 % в течение 50 лет при температуре 20 0 С, округленному по ГОСТ 8032 до ближайшего нижнего значения ряда R 10, если значение напряжения не более 10 МПа, или ряда R 20, если это значение более 10 МПа.
расчетное напряжение ss, МПа: Допустимое напряжение в стенке трубы в течение 50 лет при температуре 20 0 С с учетом коэффициента запаса прочности С, определяемое по следующей формуле с последующим округлением по ГОСТ 8032 до ближайшего нижнего значения ряда R 10 если это значение не более 10 МПа, или ряда R 20, если оно более 10 МПа s = MRS/C, (1) где MRS – минимальная длительная прочность, МПа; С - коэффициент запаса прочности для РРН 1,6 ; для PPB, PPRC 1,25²
коэффициент запаса прочности С: Безразмерная величина, имеющая значение большее единицы, учитывающая особенности эксплуатации трубопровода, а также его свойства, отличающиеся от учтенных при расчете MRS.
серия труб S (номинальная): Безразмерная величина, определяемая как отношение расчетного напряжения ss к максимальному допустимому рабочему давлению PPMS.
стандартное размерное отношение SDR: Безразмерная величина, численно равная отношению номинального наружного диаметра трубы d к номинальной толщине стенки е. Значения SDR и S связаны следующим соотношением:
SDR = 2S+1, (2)
где S – серия труб.
максимальное допустимое рабочее давление PPMS, МПа: Максималь ное значение постоянного внутреннего давления воды в трубе при температуре 20 0 С в течение 50 лет, округленное по ГОСТ 8032 до ближайшего нижнего значения ряда R 10, если это значение не более 10 МПа, или ряда R 20, если оно более 10 МПа, связанное с серией труб S следующим уравнением:
PPMS = ss/S, (3)
где ss – расчетное напряжение; S - серия труб.
номинальное давление PN, бар: Условная величина, применяемая для классификации труб из термопластов, численно равная максимальному допустимому рабочему давлению, выраженному в бар (1 бар = 0,1 МПа).
максимальное рабочее давление при постоянной температуре МОР, МПа: Максимальное значение постоянного внутреннего давления воды в трубопроводе в течение срока службы 50 лет, определяемое по следующей формуле:
MOP = 2MRSCt/(C(SDR-1)), (4)
где MRS – минимальная длительная прочность, МПа; С – коэффициент запаса прочности; SDR – стандартное размерное отношение; Ct – коэффициент снижения максимального рабочего давления при температуре воды более 20 0 С.
максимальное рабочее давление при переменном температурном режиме Р макс, МПа : максимальное давление воды в трубе при заданных условиях эксплуатации, определяемое по следующей формуле:
Рмакс= s0/S, (5)
где s0 – расчетное напряжение в стенке трубы, МПа, для заданного класса эксплуатации, определяемое по правилу Майнера (см. ГОСТ 52134-2003); S – серия труб.
непрозрачность труб Н, %: Отношение светового потока, прошедшего через образец, к световому потоку источника, выраженное в процентах.

Полипропилен – это твёрдое белое вещество, являющееся крайне стойким материалом. Его используют всё чаще, так как он финансово выгоднее других полимеров, легко утилизируется и поддаётся трансформации.

Его свойства варьируются в широких пределах и зависят от содержащейся в нём изотактической части, а также молекулярного веса.

В промышленности используется полипропилен с содержанием 80-98% изотактической части и молекулярным весом 80 000-200 000 г/моль.

Химическая формула полипропилена

Химические свойства полипропилена

Пропилен состоит из трёх атомов углерода. Когда происходит ступенчатая полимеризационная реакция, из пропилена образуется полимер, к цепочке которого присоединяются метиловые группы – полипропилен.

Происходит формирование нескольких видов полипропилена: синдиотактический, изотактический и аттактический. Отличаются они позиционированием в пространстве метиловых групп. В первом виде метиловые группы могут находиться с одной стороны полимерной цепи, во втором виде – с различных сторон, а в третьем они находятся в хаотичном порядке.

Полипропилен химически устойчив. На него могут воздействовать только сильнейшие окислители: азотная дымящая кислота, хлорсульфоновая кислота, олеум и галогены.

Это лёгкий полукристаллический и водостойкий материал, устойчивый к агрессивным средам.

В растворителях органического типа полипропилен в условиях комнатной температуры немного набухает. При температуре, свыше100ºC, он растворяется в ароматических углеводородах.

Физические свойства полипропилена

Плотность полипропилена – около 0,92 г/см3. Также он является наиболее твёрдым из всех видов пластика, у него большая устойчивость к истиранию.

Он термостойкий (размягчение материала происходит при температуре 140°C, а плавление – при 175°C). Отмечается хорошей тепло- и морозостойкостью.

Полипропилен защищён от коррозийного растрескивания, но чувствителен к свету и кислороду. Из-за подобного «отношения» к кислороду, этот материал склонен к старению. Чтобы понизить чувствительность, нужно ввести в материал стабилизаторы.

Механические свойства полипропилена

Полипропилен отличается хорошими механическими свойствами.

Его поведение во время растяжения зависит от температуры и скорости, с которой создаётся нагрузка. Чем ниже скорость растяжения, тем выше показатель механических свойств данного материала.

Полипропилен имеет высокую ударопрочность и низкую влагопоглощаемость. У него отличные электроизоляционные свойства почти при любой температуре.

В заключение

Полипропилен для производства обычно выпускают в виде гранул или в виде прутка.

Различают голополимер, блок-сополимер (с этиленом), статистический сополимер (random copolymer), металлоценовый полипропилен (mPP) и сшитый полипропилен (PP-X, PP-XMOD).

08:31:47 - 06.09.2017

Что такое полипропилен?

________________

Полипропилен – это материал, который получается посредством полимеризации пропилена с использованием металлокомплексных катализаторов.

Полипропилен имеет международное название РР. Материал получают в условиях, близких к условиям производства полиэтилена низкого давления. Тип полимера и их смеси получают в зависимости от применяемого катализатора. Выпускаемый полипропилен представляет собой порошок или гранулы белого цвета. К потребителю полипропилен поступает окрашенным, стабилизированным или неокрашенным.

В настоящее время полипропилен может иметь молекулярную структуру трех основных типов: синдиотактическую, изотактическую и атактическую. Синдиотактическая и изотактическая структуры могут иметь различную степень совершенства пространственной регулярности. Стереоизомеры материала способны иметь различные физические, механические и химические свойства. Что касается атактического полипропилена, то это каучукоподобный материал, который отличается высокой текучестью, плотностью порядка 850 кг/м³, температурой плавления в районе 80 градусов Цельсия, а также отличной растворимостью в диэтиловом эфире.

Физико-механические свойства полипропилена выгодно отличаются от характеристик полиэтилена. Плотность полипропилена составляет всего 0,91 г/куб.см., что является минимальным показателем среди пластмасс. При этом материал обладает более высокой твердостью, он является стойким к истиранию, обладает более высокой термостойкостью. Полипропилен начинает размягчаться только при температуре выше 140 градусов Цельсия, а температура его плавления достигает 175 градусов. Полипропилен практически не подвержен коррозионному растрескиванию.

Среди прочих характеристик полипропилена можно выделить высокую чувствительность к кислороду и свету. Чувствительность может быть снижена благодаря введению соответствующих стабилизаторов. Поведение полипропилена во многом зависит от температуры и скорости приложения нагрузки. Значение показателей механических свойств полипропилена будет тем выше, чем ниже скорость растяжения материала. При высоких скоростях растяжения материала разрушающее напряжение будет существенно ниже предела текучести полипропилена при растяжении.

Особого внимания заслуживают химические свойства полипропилена. Материал, из которого изготавливаются хозяйственные сумки , обладает высокой химической стойкостью. Существенное влияние на него оказывают только сильные окислители. Даже концентрированная серная кислота и 30%-ная перекись водорода оказывают незначительное воздействие при комнатной температуре. К деструкции полимера приводит только продолжительный контакт с этими средами при температуре 60 градусов Цельсия.

Что касается органических растворителей, то при воздействии таковых на полипропилен при комнатной температуре наблюдается незначительное набухание материала. При температуре свыше 100 градусов Цельсия полипропилен растворяется в толуоле, бензоле и других ароматических углеводородах.

Химическая формула полипропилена

Полипропилен представляет собой водостойкий материал. Даже при длительном контакте с водой при комнатной температуре, например, на протяжении полугода, водопоглощение полипропилена не превышает 0,5%. При температуре 60 градусов Цельсия водопоглощение материала достигает всего 2%.

Что касается теплофизических свойств полипропилена, то температура плавления материала оказывается намного выше по сравнению с полиэтиленом. Следовательно, полипропилен обладает более высокой температурой плавления. Для чистого изотактического полипропилена она составляет 176 градусов Цельсия. Максимальная температура эксплуатации материала составляет 120-140 градусов Цельсия. Каждое изделие из полипропилена способно выдержать кипячение, а также может подвергаться паром без изменения механических свойств и формы.

Полипропилен обладает меньшей морозостойкостью по сравнению с полиэтиленом (другие упаковочные материалы для переезда ). Температура его хрупкости находится в границах от -5 до -15 градусов Цельсия. Чтобы повысить морозостойкость, в макромолекулу изотактического полипропилена вводят звенья этилена.

Переработка материала подразумевает формование посредством методов экструзии, пневмо- и вакуумформования, а также инжекционного, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, компрессионного формования. В отдельных случаях применяется технология литья под давлением.

Полипропиленовые мешки

В настоящее время полипропилен применяется при производстве различных пленок, в том числе и упаковочных, тары, мешков , труб, предметов домашнего обихода, деталей технической аппаратуры, нетканых материалов. Полипропилен может выступать в качестве электроизоляционного материала, материала для обустройства шумо- и виброизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол»

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.