Полипропилен (ПП) – бесцветный полимер, относящийся к термопластам - синтетическим материалам, изменяющим свою пластичность при нагревании. Температура плавления 160-170 С, плотность 900-910 кг/м 3 , относительное удлинение без разрушения 200-400%, не растворим в органических растворителях. Устойчив к горячей воде (в плоть до 130С) и агрессивным средам, кроме сильных окислителей (концентрированная азотная и серная кислоты). В тонких пленках практически прозрачен (96%).

Для материала характерны высокая ударная вязкость , стойкость к многократным изгибам, хорошая износостойкость. Материал плохо проводит тепло, не проводит электрический ток. Методом экструзии из гранулированного материала получают тонкие пленки, волокна и нити. Различают два основных метода экструзии пленки : экструзия с раздувом рукава и плоскощелевая экструзия. Первый метод позволяет получать пленочный рукав, который может быть сложен или разрезан. Если разрез проходит в одном или нескольких местах вдоль рукава, то получается так называемый полурукав. Разрезая рукав вдоль с двух сторон, можно получить полотно При втором способе (плоскощелевой экструзии) получается пленочное полотно. Пленка может быть неориентированной и ориентированной.

Ориентация пленок (ориентация молекул в материале) достигается растяжением их в нагретом состоянии в процессе экструзии. Из ориентированных пленок наиболее широко применяется двуосноориентированная (ВОРР) пленка.

Эта пленка имеет прочность при растяжении в 3-4 раза большую, чем из неориентированного материала.

Такие пленки обладают морозостойкостью до –50С, высокой прочностью, износостойкостью и одновременно эластичностью. Пленки из двуосноориентированного материала , именно благодаря их способности выдерживать значительные механические нагрузки, используют для упаковывания на автоматических линиях различных продуктов питания и др. прмышленных товаров. В качестве недостатка пленок ВОРР можно отметить худшую, чем у пленок из неориентированного ПП свариваемость.

Неориетированную пленку получают в основном экструзией с раздувом рукава, а двуосноориентированную с использованием плоскощелевой экструзии .

Отличия пропилена от полиэтилена

Отличия полипропилена от полиэтилена и других видов пластмасс заключается в меньшей категории плотности, при высоком уровне устойчивости к воздействиям окружающей среды (то есть, к свету, температуре и кислороду). Прочность этого материала выше, таким образом, устойчивость к истиранию также увеличивается. Изменение механических свойств наблюдается в процессе старения материала. От этого полипропилен защищают стабилизаторы, которые вводятся для защиты материала не только при использовании, но и во время изготовления. Важным качеством полипропилена является водостойкость. Устойчивость к воздействию агрессивных сред, а также факторам окружающей среды подтверждается многими опытами.

Температура плавления этого материала существенно выше, чем у полиэтилена, поэтому он подвержен термической обработке паром и горячей водой без потери свойств. Также полипропилен характеризуется низким уровнем проводимости электричества. Особенностью материала также является морозостойкость.

Все эти свойства полипропилена позволяют успешно использовать его в качестве упаковочного материала. Высокая прочность и стойкость, а также устойчивость к факторам окружающей среды позволяет применять его как упаковку для продуктов питания.

Полипропилены отличаются по молекулярной структуре - это может быть изотактический, синдиотактический и атактический полипропилен. Химические и физические свойства разных типов материала отличаются. Основные свойства, которыми обладает полипропилен, можно отразить в следующей таблице.

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.

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»

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

26.01.12 09:41

Зависимо от количества изотактической части, которая содержится в полипропилене, а также молекулярного веса, свойства данного материала могут варьироваться в широких границах. Наибольшим промышленным интересом пользуется полипропилен , молекулярный вес которого составляет от 80 до 200 тыс., а содержание изотактической части равно от 80 до 98 процентов.

По многим своим свойствам полипропилен напоминает .

Физико-механические свойства

Плотность полипропилена, в отличие от плотности полиэтилена, является меньшей (это показатель равен 0,90 г/см 3 , а это – наименьше среди всех видов пластика), он более твердый (большая устойчивость к истиранию), также имеет высшее значение термостойкости (его размягчение начинается при температуре 140 градусов по Цельсию, плавится он при 175°C), практически не подвержен коррозионному растрескиванию. Полипропилен является высокочувствительным к кислороду и свету (понижение чувствительности происходит во время введения стабилизаторов).

То, как будет вести себя полипропилен во время растяжения, ещё больше зависит от температуры, а также скорости, с которой прикладывается нагрузка. Чем более низкой будет скорость растяжения данного материала, тем высшим будет показатель его механических свойств. При высоких значениях скоростей растяжение, которое разрушает напряжение во время растяжения полипропилена, является существенно более низким, чем его граница текучести во время растяжения.

Физико-механические свойства различных марок данного материала можно увидеть в таблице:

Химические свойства

Пропилен является углеводородом, имеющим три атома углерода. Во время ступенчатой полимеризационной реакции, из него образуется полимер, в котором к цепочке полимеров присоединяются еще и метиловые группы.

Формируются три вида полипропилена – синдиотактический, изотактический и аттактический. Отличиями этих полимеров являет позиционирование в пространстве метиловых групп. В полипропилене изотактического типа каждая из метиловых групп позиционируется с одной стороны полимера, в синдиотактическом полипропилене они могут позиционироваться с разных сторон, а в аттактическом – позиционирование является случайным.

Полипропилен представляет собой материал, обладающий химической устойчивостью. Существенное воздействие на него способны оказать лишь сильные окислители, такие как: азотная дымящая кислота, хлорсульфоновая кислота, олеум и галогены. Серная кислота в концентрации 58%, а также 30-процентная перекись водорода в комнатных условиях имеют несущественное воздействие. Деструкция полипропилена происходит лишь в результате длительного контакта с данными реагентами при температуре от 60 градусов по Цельсию.

Полипропилен является водостойким материалом (вплоть до температуры в 130ºC), а также устойчив к агрессивным средам (например, щелочам и кислотам, некоторые марки могут контактировать с пищевыми продуктами, использоваться для изготовления товаров и упаковки, например лента полипропиленовая , а так же используемых в медико-биологической отрасли); но на него воздействуют сильные окислители (H2SO4, HNO3, хромовая смесь).

В растворителях органического типа данный материал в условиях комнатной температуры немного набухает. При температуре, превышающей 100ºC, полипропилен растворяется в ароматических углеводородах, вроде толуола, бензола. Информация о стойкости данного материала к воздействию отдельных химических реагентов можно увидеть в таблице.

Из-за наличия третичных атомов углерода этот материал обладает большей чувствительностью к влиянию кислорода, особенно в условиях более высоких температур. Это и является причиной того, почему полипропилен более склонен к старению, если сравнивать его с полиэтиленом. Старение материала протекает более быстро и его сопровождает достаточно резкое ухудшение механических качеств полипропилена. По этой причине материал применяется лишь в стабилизированном виде. Стабилизирующие вещества используются для предохранения полипропилена от разрушения и во время переработки, и при эксплуатации. Данный материал в меньшей мере, чем полиэтилен, подвергается растрескиванию, происходящему в результате влияния агрессивных сред. Он может выдерживать стандартные тесты на растрескивание под напряжением, которые проводят в различных средах. При температуре 50 градусов Цельсия показатели устойчивости к растрескиванию в 20-процентном водном ОП-7-растворе эмульгатора для полипропилена, значение текучести расплава которого равно от 0,5 до 2,0 г/10 мин, который находится в состоянии напряжения, составляет свыше 2 тысяч часов.

Полипропилен представляет собой водостойкий материал. Даже после шестимесячного контакта с водой (в комнатных условиях) его водопоглощение составляет не выше 0,5%, а при температуре 60 градусов Цельсия данный показатель составляет меньше двух процентов.

Теплофизические свойства

Температура плавления полипропилена является более высокой, чем у полиэтилена, а это значит, что его температура разложения также является высшей. Чистый полипропилен изотактического типа начинает плавиться при температуре 176ºC. Наибольшая температура использования пропилена составляет от 120 до 140ºС. Все полипропиленовые изделия могут выдержать кипячения, и способны подвергаться паровой стерилизации, причем их механические свойства или форма не изменяется.

Полипропилен имеет большую теплостойкость, чем полиэтилен, но уступает данному материалу по морозостойкости. Температура его морозостойкости или хрупкости составляет от -5 до -15ºС. Для повышения морозостойкости изотактического полипропилена можно ввести в его макромолекулу звенья этилена (к примеру, во время сополимеризации этилена с пропиленом).

Показатели главных полипропиленовых теплофизических свойств размещены в таблице: