– 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.

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:

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.

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

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:

1. Природного происхождения - белки, нуклеиновые кислоты, молекулы АТФ и так далее.
2. Искусственные - те, что созданы на основе природных, но были химически модифицированы с целью улучшения технических характеристик. Например, искусственные каучуки.
3. 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.

1. 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.
2. 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:

1. При нагревании способен плавиться, предварительно размягчаясь.
2. Не обладает проводниковыми свойствами.
3. Ударостоек, прочен на износ.
4. Устойчив к истиранию.
5. Стареет при воздействии солнца и кислорода, но процесс происходит достаточно медленно.
6. Как полимер имеет маленький молекулярный вес.
7. Обладает белым цветом, полупрозрачен, не имеет вкуса и запаха.
8. При сгорании не выделяет вредных веществ, издает легкий цветочный аромат.
9. Является гибким, прочным, устойчивым к различного рода загрязнениям.
10. 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.