О ПОЛИПРОПИЛЕНЕ, КАК О МАТЕРИАЛЕ
Полипропилен — полимер пропилена
(пропена).
Полипропилен получают полимеризацией пропилена в
присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов
Циглера—Натта (например, смесь TiCl4 и AlR3):
nCH2=CH(CH3) →
[-CH2-CH(CH3)-]n
Параметры, необходимые для получения
полипропилена, близки к тем, при которых получают полиэтилен низкого
давления. При этом, в зависимости от конкретного катализатора, может
получаться любой тип полимера или их смеси.
Полипропилен выпускается в
виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4—0,5
г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и
неокрашенным
Молекулярное строение
По типу молекулярной структуры
можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и
атактический. Изотактический и синдиотактический полипропилены относятся
к т.н. стереорегулярным полимерам. Изотактический полипропилен -
полимер, в котором метильные группы направлены в одну сторону от
воображаемой плоскости основной цепи; синдиотактический - метильные
группы строго чередуются; атактический - метильные группы расположены
случайным образом;
Физико-механические свойства
В отличие от
полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,90 г/см3, что
является наименьшим значением вообще для всех пластмасс), более твёрдый
(стоек к истиранию), более термостойкий (начинает размягчаться при
140°C, температура плавления 175°C), почти не подвергается коррозионному
растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду
(чувствительность понижается при введении стабилизаторов).
Поведение
полипропилена при растяжении ещё в большей степени, чем полиэтилена,
зависит от скорости приложения нагрузки и от температуры. Чем ниже
скорость растяжения полипропилена, тем выше значение показателей
механических свойств. При высоких скоростях растяжения разрушающее
напряжение при растяжении полипропилена значительно ниже его предела
текучести при растяжении.
Показатели основных физико-механических
свойств полипропилена приведены в таблице:
Физико-механические
свойства полипропилена
Плотность, г/см3 0,90—0,91
Разрушающее
напряжение при растяжении, кгс/см2 250—400
Относительное удлинение
при разрыве, % 200—800
Модуль упругости при изгибе, кгс/6700—11900
Предел
текучести при растяжении, кгс/см2 250—350
Относительно удлинение при
пределе текучести, % 10—20
Ударная вязкость с надрезом, кгс•см/см2
33—80
Твердость по Бринеллю, кгс/мм2 6,0—6,5
Физико-механические
свойства полипропилена разных марок приведены в таблице:
Физико-механические
свойства полипропилена различных марок
Показатели / марка 01П10
/002
02П10
/003 03П10
/005 04П10
/010 05П10
/020 06П10
/040
07П10
/080 08П10/080 09П10/200
Насыпная плотность,
кг/л, не
менее 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47
Показатель
текучести
расплава, г/10 мин ≤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
Относительное удлинение
при разрыве, %, не менее
600 500 400 300 300 - - - -
Предел текучести при
разрыве, кгс/см2,
не менее 260 280 270 260 260 - - - -
Стойкость к растрескиванию,
ч,
не менее 400 400 400 400 400 - - - -
Характеристическая
вязкость в
декалине
при 135ºC, 100 мл/г - - - - - 2,0—2,4 1,5—2,0 1,5—2,0
0,5—15
Содержание
изотактической фракции,
не менее - - - - - 95
93 95 93
Содержание
атактической фракции,
не более - - - - -
1,0 1,0 1,0 1,0
Морозостойкость, ºC,
не выше -5 -5 -5 - - - - - -
Химические
свойства
Полипропилен химически стойкий материал. Заметное
воздействие на него оказывают только сильные окислители —
хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены, олеум.
Концентрированная 58%-ная серная кислота и 30%-ная перекись водорода при
комнатной температуре действуют незначительно. Продолжительный контакт с
этими реагентами при 60ºC и выше приводит к деструкции полипропилена.
В
органических растворителях полипропилен при комнатной температуре
незначительно набухает. Выше 100ºC он растворяется в ароматических
углеводородах, таких, как бензол, толуол. Данные о стойкости
полипропилена к воздействию некоторых химических реагентов приведены в
таблице.
Химическая стойкость полипропилена
Среда
Температура, °C Изменение массы, % Примечание
Продолжительность
выдержки образца в среде реагента 7 суток
Азотная кислота, 50%-ная 70
-0,1 Образец растрескивается
Натр едкий, 40%-ный 70 Незначительное
90
Соляная кислота, конц. 70 +0,3
90 +0,5
Продолжительность
выдержки образца в среде реагента 30 суток
Азотная кислота, 94%-ная
20 -0,2 Образец хрупкий
Ацетон 20 +2,0
Бензин 20 +13,2
Бензол
20 +12,5
Едкий натр, 40%-ный 20 Незначительное
Минеральное
масло 20 +0,3
Оливковое масло 20 +0,1
Серная кислота,80%-ная 20
Незначительное Слабое окрашивание
Серная кислота,98%-ная 20 >>
Соляная кислота, конц. 20 +0,2
Трансформаторное масло 20 +0,2
Вследствие
наличия третичных углеродных атомов полипропилен более чувствителен к
действию кислорода, особенно при повышенных температурах. Этим и
объясняется значительно большая склонность полипропилена к старению по
сравнению с полиэтиленом. Старение полипропилена протекает с более
высокими скоростями и сопровождается резким ухудшением его механических
свойств. Поэтому полипропилен применяется только в стабилизированном
виде. Стабилизаторы предохраняют полипропилен от разрушения как в
процессе переработки, так и во время эксплуатации. Полипропилен меньше,
чем полиэтилен подвержен растрескиванию под воздействием агрессивных
сред. Он успешно выдерживает стандартные испытания на растрескивание под
напряжением, проводимые в самых разнообразных средах. Стойкость к
растрескиванию в 20%-ном водном растворе эмульгатора ОП-7 при 50ºC для
полипропилена с показателем текучести расплава 0,5—2,0 г/10 мин,
находящегося в напряженном состоянии, более 2000 ч.
Полипропилен —
водостойкий материал. Даже после длительного контакта с водой в течение 6
месяцев (при комнатной температуре) водопоглощение полипропилена
составляет менее 0,5%, а при 60ºС — менее 2%.
Теплофизические
свойства
Полипропилен имеет более высокую температуру плавления, чем
полиэтилен, и соответственно более высокую температуру разложения.
Чистый изотактический полипропилен плавится при 176ºC. Максимальна
температура эксплуатации полипропилена 120—140ºС. Все изделия из
полипропилена выдерживают кипячение, и могут подвергаться стерилизации
паром без какого-либо изменения их формы или механических свойств.
Превосходя
полиэтилен по теплостойкости, полипропилен уступает ему по
морозостойкости. Его температура хрупкости ( морозостойкости) колеблется
от -5 до -15ºС. Морозостойкость можно повысить введением в
макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена (например,
при сополимеризации пропилена с этиленом).
Показатели основных
теплофизических свойств полипропилена приведены в таблице:
Теплофизические
свойства полипропилена
Температура плавления, ºC
160—170
Теплостойкость
по методу НИИПП, ºC 160
Удельная теплоёмкость (от 20 до 60ºС),
кал/(г•ºC)
0,46
Термический коэффициент линейного расширения (от
20 до 100ºC), 1/ºC 1,1•10-4
Температура хрупкости, ºC От -5 до -15
Электрические
свойства
Показатели электрических свойств полипропилена приведены в
таблице:
Электрические свойства полипропилена
Удельное
объёмное 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 28—40
Переработка
Формование методами экструзии,
вакуум- и пневмоформования, экструзионно-выдувного,
инжекционно-выдувного, инжекционного, компрессионного формования, литье
под давлением.
Применение
Материал для производства плёнок
(особенно упаковочных), тары, труб, деталей технической аппаратуры,
предметов домашнего обихода, нетканых материалов и др.;
электроизоляционный материал, в строительстве для вибро шумо изоляции
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.
|
