Поліпропілен

Отримання

Поліпропілен отримують полімеризацією пропілену в присутності металлокомплексных каталізаторів, наприклад, каталізаторів Циглера—Натта (наприклад, суміш TiCl4 і AlR3):

nCH2=CH (CH3) → [-CH2-CH (CH3) –]n

Міжнародне позначення — PP.

Параметри, необхідні для отримання поліпропілену близькі до тих, за яких отримують поліетилен низького тиску. При цьому, в залежності від конкретного каталізатора, може виходити будь-тип полімеру або їх суміші.

Поліпропілен випускається у вигляді порошку або гранул білого кольору з насипною щільністю 0,4—0,5 г/см3. Поліпропілен випускається стабілізованою, пофарбованим і незабарвленим.
[ред.] Молекулярне будова
Ланцюжки молекул поліпропілену.

За типом молекулярної структури можна виділити три основних типи: ізотактичний, синдиотактический і атактичний. Ізотактичний і синдиотактический утворюються випадковим чином;

[ред.] Фізико-механічні властивості

На відміну від поліетилену, поліпропілен менш щільний (щільність 0,91 г/см3, що є найменшим значенням взагалі для всіх пластмас), більш твердий (стійкий до стирання), більш термостійкий (починає розм'якшуватися при 140 °C, температура плавлення 175 °C), майже не піддається корозійному розтріскуванню. Володіє високою чутливістю до світла і кисню (чутливість знижується при введенні стабілізаторів).

Поведінка поліпропілену при розтягуванні ще більшою мірою, ніж поліетилену, залежить від швидкості прикладання навантаження і від температури. Чим нижче швидкість розтягування поліпропілену, тим вище значення показників механічних властивостей. При високих швидкостях розтягування руйнівна напруга при розтягуванні поліпропілену значно нижче межі текучості при розтягуванні.

Показники основних фізико-механічних властивостей поліпропілену наведені в таблиці:
Фізико-механічні властивості поліпропілену Щільність, г/см3 0,90—0,91
Руйнівна напруга при розтягуванні, кгс/см2 250-400
Відносне подовження при розриві, % 200-800
Модуль пружності при вигині, кгс 6700-11900
Межа текучості при розтягуванні, кгс/см2 250-350
Щодо подовження при межі плинності, % 10-20
Ударна в'язкість з надрізом, кгс·см/см2 33-80
Твердість за Брінеллем, кгс/мм2 6,0—6,5

Фізико-механічні властивості поліпропілену різних марок наведено в таблиці:
Фізико-механічні властивості поліпропілену різних марок Показники / марка 01П10/002 02П10/003 03П10/005 04П10/010 05П10/020 06П10/040 07П10/080 08П10/080 09П10/200
Насипна щільність, кг/л, не менше 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47
Показник плинності розплаву, г/10 хв ≤0 0,2—0,4 0,4—0,7 0,7—1,2 1,2—3,5 3-6 5-15 5-15 15-25
Відносне подовження при розриві, %, не менше 600 500 400 300 300 — — — –
Межа текучості при розриві, кгс/см2, не менше 260 280 270 260 260 — — — –
Стійкість до розтріскування, год, не менше 400 400 400 400 400 — — — –
Характеристична в'язкість в декалине при 135 °C, 100 мл/г— — — — — 2,0—2,4 1,5—2,0 1,5—2,0 0,5—15
Зміст изотактической фракції, не менше— — — — — 95 93 95 93
Зміст атактичний фракції, не більше— — — — — 1,0 1,0 1,0 1,0
Морозостійкість, °C, не вище -5 -5 -5 — — — — — –
[ред.] Хімічні властивості

Поліпропілен хімічно стійкий матеріал. Помітний вплив на нього чинять тільки сильні окислювачі — хлорсульфоновая кислота, димляча азотна кислота, галогени, олеум. Концентрована 58%-ная сірчана кислота і 30%-ная перекис водню при кімнатній температурі діють незначно. Тривалий контакт з цими реагентами при 60 °C і вище призводить до деструкції поліпропілену.

В органічних розчинниках поліпропілен при кімнатній температурі незначно набухає. Вище 100 °C він розчиняється в ароматичних вуглеводнях, таких, як бензол, толуол. Дані про стійкість поліпропілену до дії деяких хімічних реагентів наведені в таблиці.
Хімічна стійкість поліпропілену Середовище Температура, °C Зміна маси, % Примітка
Тривалість витримки зразка середовищі реагенту 7 діб
Азотна кислота, 50%-ная 70 -0,1 Зразок розтріскується
Натр їдкий, 40%-ний 70 Незначне
90
Соляна кислота, конц. 70 +0,3
90 +0,5
Тривалість витримки зразка середовищі реагенту 30 діб
Азотна кислота, 94%-ная 20 -0,2 Зразок крихкий
Ацетон 20 +2,0
Бензин 20 +13,2
Бензол 20 +12,5
Їдкий натр, 40%-ний 20 Незначне
Мінеральне масло 20 +0,3
Оливкова олія 20 +0,1
Сірчана кислота,80%-ная 20 Незначне Слабке фарбування
Сірчана кислота,98%-ная 20 > >
Соляна кислота, конц. 20 +0,2
Трансформаторне масло 20 +0,2

Внаслідок наявності третинних вуглецевих атомів поліпропілен більш чутливий до дії кисню, особливо при впливі ультрафіолету і підвищених температурах. Цим і пояснюється значно більша схильність поліпропілену до старіння порівняно з поліетиленом. Старіння поліпропілену протікає з більш високими швидкостями і супроводжується різким погіршенням його механічних властивостей. Тому поліпропілен застосовується тільки в стабілізованому вигляді. Стабілізатори оберігають поліпропілен від руйнування у процесі переробки, так і під час експлуатації. Поліпропілен менше, ніж поліетилен схильний до розтріскування під впливом агресивних середовищ. Він успішно витримує стандартні випробування на розтріскування під напругою, проводяться в різноманітних середовищах. Стійкість до розтріскування в 20%-ном водному розчині емульгатора ОП-7 при 50 °C для поліпропілену з показником текучості розплаву 0,5—2,0 г/10 хв, який знаходиться в напруженому стані, понад 2000 ч.

Поліпропілен — водостійкий матеріал. Навіть після тривалого контакту з водою протягом 6 місяців (при кімнатній температурі) водопоглинання поліпропілену становить менше 0,5%, а при 60ºС — менше 2%.
[ред.] Теплофізичні властивості

Поліпропілен має більш високу температуру плавлення, ніж поліетилен, і відповідно більш високу температуру розкладання. Чистий ізотактичний поліпропілен плавиться при 176 °C. Максимальна температура експлуатації поліпропілену 120—140ºС. Всі вироби з поліпропілену витримують кип'ятіння, і можуть піддаватися стерилізації паром без будь-якої зміни їх форми або механічних властивостей.

Перевершуючи поліетилен по теплостійкості, поліпропілен поступається йому по морозостійкості. Його температура крихкості ( морозостійкості) коливається від -5 до -15ºС. Морозостійкість можна підвищити введенням в макромолекулу ізотактичний поліпропілен ланок етилену (наприклад, при кополімеризації пропілену з етиленом).

Показатели основных теплофизических свойств полипропилена приведены в таблице:
Теплофизические свойства полипропилена Температура плавления, °C 160—170
Теплостойкость по методу НИИПП, °C 160
Удельная теплоемкость (от 20 до 60ºС), кал/ (г·°C) 0,46
Термический коэффициент линейного расширения (от 20 до 100 °C), 1/°C 1,1×10−4
Температура хрупкости, °C От -5 до -15
[править] Электрические свойства

Показатели электрических свойств полипропилена приведены в таблице:
Электрические свойства полипропилена Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·см 1016—1017
Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц 2,2
Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц 2×10−4—5×10−5
Электрическая прочность (толщина образца 1 мм), кВ/мм 30—40
[править] Переработка

Формование методами экструзии, вакуум- и пневмоформования, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, инжекционного, компрессионного формования, литье под давлением.
[править] Применение

Материал для производства пленок (особенно упаковочных), мешков, тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода, нетканых материалов и др. ; электроизоляционный материал, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол». При сополимеризации пропилена с этиленом получают некристаллизующиеся сополимеры, которые проявляют свойства каучука, отличающиеся повышенной химической стойкостью и сопротивлением старению. Для вибро- и теплоизоляции также широко применяется пенополипропилен (ППП). Близок по характеристикам к пенополиэтилену. Також зустрічаються декоративні екструзійні профілі з ППП, замінюють пінополістирол.