Полипропилен: характеристики, свойства и применение

Полипропилен – твердое вещество белого цвета, является продуктом полимеризации пропилена и принадлежит к классу полиолефинов. Проще говоря, это пластиковый полимер с широкой областью применения. Сегодня он является наиболее востребованным современным пластиком, благодаря своим отличным потребительским свойствам и универсальностью использования.

Материал получают из пропилена, формула которого C3H6, в результате реакции между пропеном и катализатором Циглера-Натта. Таким образом, его химическая формула выглядит так – (C3H6)*n. Сегодня существует несколько разновидностей этого вещества, все они имеют одну формулу, но отличаются пространственной структурой: изотактический, синдиотактический, атактический.

Для каждого из них характерны свои физические и химические свойства. Например, атактический полимер характеризуется текучестью и низкой температурой плавления, а изотактический, наоборот, упругий и плотный, плавится при 170 градусов Цельсия.

Содержание:

Технические характеристики

Сегодня полипропилен занимает второе место на мировом рынке по объему потребления, немного уступая полиэтилену.

Рассмотрим его физические и химические характеристики, которые непосредственно влияют на сферу применения.

Основные физические свойства

• Низкая плотность материала. Полипропилен имеет самую низкую плотность из всех пластмасс, что выгодно отличает его от более плотных аналогов.
• Высокая прочность. Многочисленные эксперименты показали, что он выдерживает большую нагрузку, что намного превышает возможности полиэтилена.
• Устойчивость к низким температурам. Полимер прекрасно справляется с отрицательными температурами, выдерживая – 10 градусов по Цельсию и более низкие температуры.
• Устойчивость к высоким температурам. Выдерживает не только низкие, но и высокие температуры, его температура плавления составляет 160 – 170 градусов по Цельсию.
• Устойчивость к резким перепадам температуры. Быстрая смена температурного режима также не страшна этому материалу. Хорошо выдерживает стремительный переход от минуса к плюсу и обратно.
• Превосходные диэлектрические свойства. Высокая диэлектрическая константа вместе с большой диэлектрической прочностью обеспечивают широкие возможности его применения в качестве электроизоляционного материала.
• Легкая обработка. Полипропилен легко поддается сварке, распилу, сверлению, хорошо гнется, что значительно расширяет возможности его применения в промышленности и быту.

Химические характеристики

• Устойчивость к агрессии химических веществ. Эта особенность материала позволяет широко применять его для нужд химических предприятий. Он выдерживает воздействие раскаленного металла, различных кислот и испарений. В частности, это свойство используется при изготовлении воздуховодов и вентиляции для вредных производств.
• Экологичность и безопасность для окружающей среды и человека. Многочисленные опыты доказали нетоксичность и абсолютную экологическую безопасность этого материала для окружающей среды и человека. Поэтому он используется при производстве емкостей для воды, а также различных жидкостей и сыпучих продуктов питания. Очень часто его применяют при строительстве сооружений для очистки воды.

Основные технические характеристики и свойства полипропилена представлены в таблице.

Сфера применения

Получение полимерных материалов в свое время было настоящим прорывом. Низкая себестоимость и отличные физические и химические свойства полипропилена способствовали развитию многих отраслей промышленности. Благодаря внедрению новых технологий удалось повысить эффективность производства, заменить многие дорогостоящие материалы более современными и прогрессивными.

Полипропилен послужил основой для получения множества модифицированных материалов, среди них высокопрочные пластики и смесевые термоэластопласты.

Новые высокотехнологичные материалы являются экологически чистыми и легко подвергаются переработке и утилизации.

Все это способствует тому, что полипропилен постепенно вытесняет с рынка такие материалы, как поливинилхлорид, АБС-пластик, полистирол и другие. Широко используется во всех ключевых отраслях современной мировой экономики: электронике, машиностроении, строительстве и многих других. Во многом по этой причине полипропилен получил народное название «король пластмасс». И хотя пока он не является лидером в своем сегменте, постепенно сфера его применения расширяется.

Упаковочные материалы и полипропиленовые волокна

Полипропилен широко применяется в упаковке. Например, полипропиленовые пленки, пожалуй, самый популярный упаковочный материал в мире. В чем-то они схожи с полиэтиленом, но по некоторым параметрам даже превосходят его. Главные преимущества полипропиленовой пленки над полиэтиленовой заключаются в следующем:

• лучшие показатели устойчивости к высоким температурам и агрессивным веществам;
• отличные потребительские свойства – прозрачность, прочность, гибкость и экологичность;
• лучшие презентационные характеристики.

Не так давно на рынке появились так называемые ориентированные пленки, особая технология производства позволила значительно улучшить и без того превосходные качества полипропиленовых пленок. Например, прозрачность ориентированной пленки в четыре раза лучше, чем у обычного полипропиленового материала.

В последние годы полипропилен стал часто использоваться при производстве пластиковой тары – бутылок, банок и других емкостей, а также крышек для них. Кроме этого его используют для производства различных контейнеров и емкостей для перевозки химикатов.

Низкая себестоимость полипропиленовых волокон обеспечила им широкое распространение в текстильной промышленности.

Имея невысокую стоимость, при этом они отличаются высокой прочностью и хорошей эластичностью. Еще одним достоинством этих синтетических волокон является превосходная термостойкость. Единственным, но существенным их недостатком является чувствительность к ультрафиолету, что несколько тормозит повсеместное распространение полипропиленовых волокон.

Применение в машиностроении и электронике

Широкому использованию материала в машиностроении, автомобилестроении и строительстве способствовала его высокая износостойкость. Многие комплектующие для бытовой техники – холодильников, пылесосов, стиральных машин, производятся из полипропилена. При производстве автомобилей также используется этот синтетический материал. В частности, из него делают детали салона, бамперы, амортизаторы и многое другое.

В электронике из него производят корпусы телевизоров, телефонов, катушки, патроны ламп, элементы выключателей – перечислить все просто не представляется возможным. Проще сказать, что полипропилен окружает нас повсюду в повседневной жизни.

Использование в медицине

В медицине полипропилен стали использовать, благодаря его устойчивости при высоких температурах. Что это дает? Произведенные из него изделия могут выдерживать стерилизацию при любых условиях, поэтому из полипропилена производят шприцы, ингаляторы и массу другого медицинского инструментария и оборудования. Кроме того, его применяют при производстве медицинской упаковки. Экологическая безопасность этого материала также способствовала его широкому распространению в медицине.

Товары для детей

Исключительная безопасность материала позволяет использовать его для производства детских товаров.

Посуда, бытовые принадлежности, игрушки и множество другой продукции для самых маленьких изготавливаются из полипропилена.

Сочетание нескольких его свойств – экологичность, высокая износостойкость, прочность обуславливают его широкое применение в быту.

Мировое потребление полипропилена увеличивается с каждым годом. Его доля в производстве товаров народного потребления неуклонно растет. Он постепенно захватывает новые сегменты рынка, вытесняя менее технологичные полимеры, прежде всего, полистирол и ПВХ. Уступая по такому показателю как экологичность, они постепенно сдают свои позиции на мировом рынке. Под влиянием общественности европейские законодатели медленно, но верно расчищают дорогу новых технологиям. Такие важные показатели как нетоксичность и легкая утилизация уверенно выводят его в лидеры.

Еще одним немаловажным фактором, способствующим росту популярности вещества, является низкая по сравнению с конкурентами цена. Себестоимость является определяющим критерием при производстве любой продукции, и поэтому производители все чаще обращают свое внимание в сторону более дешевых и технологичных материалов.

Перспективы у этого высокотехнологичного материала весьма радужные. Очевидно, что его процент в мировом потреблении будет увеличиваться. Этому способствуют и постоянные исследования, и появление новых технологий и модификаций полипропилена. С большей долей вероятности, так будет продолжаться пока не появятся более совершенные синтетические материалы, но даже тогда пропилен будет широко использоваться в промышленности и народном хозяйстве.

Физико-химические свойства полипропилена

Полипропилен является одним из наиболее востребованных полимеров. Это связано с его характеристиками, разнообразными способами получения и обработки. Прежде чем разобраться со способами изменения свойств этого материала, нужно обратить внимание на природу этого вещества, понять основу его получения.

Физико-химическая основа полипропилена

Полипропилен непосредственно получают из газообразного пропилена путем полимеризации. Этот процесс происходит в присутствии металлоценовых катализаторов. В исходном состоянии полипропилен представляет собой вещество белого цвета.

Начало активного производства этого полимера связывают с использованием катализаторных установок Циглера и Натта, когда в 1957 году стало возможным получение изотактического полипропилена. Его получают при температуре 80 °С под давлением в 10 атм.

Различают несколько видов полипропилена, применяемых в производстве конечных продуктов:

• Изотактический.
• Атактический.
• Синдиотактический.

Наиболее востребованным в производстве стал изотактический пропилен.

Это произошло благодаря особенностям этого вида, где особое положение получили боковые группы СН3, которые располагаются необычно по отношению к основной цепи. Такая структура полипропилена определила целый ряд его основных качеств: высокая кристалличность и прочность, твердость, способность сохранять форму при высоких температурах.

В некоторых готовых изделиях успешно применяется сочетание нескольких различных типов полипропилена. Например, при добавлении в состав атактического полипропилена, можно наделить изготавливаемую деталь гибкостью и мягкостью.

Основные физико-химические свойства полипропилена можно представить в виде таблицы:

Таким образом, если проанализировать табличные показатели, полипропилен проявляет себя как стабильный нейтральный материал. Он не меняет значительно своих свойств при положительных температурах. При этом остается нейтральным веществом по отношению к электрическому току, излишней влажности воздуха и высоким температурам.

Особенностью пропилена является его нейтральность по отношению ко многим химическим веществам. Так, этот материал стойко переносит воздействие кислотных и щелочных растворов, спиртов, а также многих неорганических соединений, включая растворы солей. Исключение может составить взаимодействие с некоторыми растворителями. Так, полипропилен при помещении в бензол, эфир способен к набуханию и последующему растворению. Примечательно, что в случае своевременного удаления источника набухания, например, бензола, полипропилен полностью восстанавливает свою структуру с сохранением первоначальных свойств.

Наиболее разрушительно на полипропилен действуют концентрированные кислоты – серная и азотная, хлорсульфановая.

Среди недостатков полипропилена можно отметить сразу несколько характерных особенностей:

• низкая морозостойкость. Возникающая под воздействием отрицательных температур хрупкость, тем не менее, ликвидируется путём введения в состав материала звеньев этилена. На практике также активно используются такие материалы как этиленпропиленовый каучук и бутилкаучук;
• чувствительность к внешнему световому воздействию, а также к взаимодействию с кислородом. Этот недостаток проявляется в виде протекающего процесса разложения, внешнем помутнении материала, потери им блеска и даже появлением небольших трещин. Для того, чтобы предотвратить активное старение материала, производители вынуждены несколько сглаживать этот эффект путем введения в состав специальных полимерных добавок-стабилизаторов.

Предпосылки к широкому использованию пропилена

Вышеназванные основные свойства указывают на самые широкие возможности полипропилена. Однако прежде чем приступать к перечислению разнообразных способов и сфер применения этого материала, следует более детально рассмотреть некоторые его особенности.

1. Нейтральность полипропилена. Это качества полимера следует учитывать при использовании в самых разных отраслях промышленности. Полипропилен активно применяется в качестве упаковки пищевых продуктов. Изготовленная из него пищевая плёнка не только не влияет на продукты питания, но и сохраняет их свойства длительное время. Полипропилен не оказывает вредных воздействий на медицинские препараты, поэтому его можно встретить в медицинской сфере. Поскольку не наблюдается активного взаимодействия с химическими соединениями, то тара, изготовленная из полипропилена, также будет служить исправно и долго.

2. Высокая температура плавления. Учитывая, что этот показатель для полипропилена изотактического типа составляет 176 °С, его активное использование ограничено температурным диапазоном 120-140 °С. Этого показателя будет достаточно, чтобы произвести температурную обработку изделий из полипропилена, например, кипячением. Это не только позволить производить очистку тары от загрязнений, но и обеззараживание, стерилизацию. Помимо кипячения активно применяется обработка паром, который способен оказать большее воздействие, учитывая возможность использования его при более высокой температуре.

3. Возможность наделения направленными свойствами. Особенностью полипропилена является гибкость в наделении его определёнными свойствами с учётом последующего применения в различных областях. К примеру, такая разновидность полимера, как гомополимер, обладает повышенной жёсткостью. Блок-сополимер характеризуется большой ударопрочностью. Это качество сохраняется и при отрицательных температурах. Еще на стадии выпуска гранул полипропилен может получить как необходимую прозрачность, так и быть окрашен в самые разнообразные цвета. Это позволяет ещё больше расширить сферу в производстве.

Конечно, приобретая готовый продукт из полипропилена, не каждый задумывается о свойствах материала. Однако то влияние, которое может оказывать тара, упаковка на произведенный конечный продукт, нельзя недооценить. В некоторых случаях необходимо прибегнуть к заказу продукции из пропилена с индивидуальными свойствами. Поэтому следует представлять себе те широкие возможности, которые открывает перед вами использование полипропилена.

Полипропилен: свойства, виды, сфера применения

Полипропилен – это продукт химического производства, термопластичное синтетическое вещество, которое изготавливают методом полимеризации пропена (пропилена). Выпускается в виде порошкообразных окрашенных или неокрашенных гранул, относится к классу полиолефинов. Подлежит вторичной переработке и дальнейшему использованию.

В настоящее время на его основе производится широкий ассортимент высокотехнологичной продукции (изделия технического и народного назначения). Полипропилен нашел применение в:

• электронике, электротехнике;
• медицинской и строительной сфере;
• автомобилестроении;
• полиграфии;
• мебельной промышленности;
• приборостроении;
• производстве упаковки, тары, пластиковой посуды и других областях.

Полипропилен: химические свойства, преимущества, недостатки

Синтетический пластик, помимо отличных электроизоляционных свойств, отличается такими преимуществами, как:

• высокая прочность;
• эластичность;
• износоустойчивость;
• паронепроницаемость (может подвергаться горячей стерилизации);
• низкое влагопоглощение;
• нетоксичность;
• прозрачность;
• легкость обработки.

Полипропилен имеет высокую химическую устойчивость к воздействию растворов солей, щелочей, кислот, растительных масел и других неорганических соединений. Легко кристаллизуется, перерабатывается, смешивается с красителями, поддается сварке. Изделия из полимерного пластика не меняют форму и эксплуатационные свойства под воздействием горячей воды и пара.

Недостатки полипропилена – низкая морозостойкость, чувствительность к ультрафиолету. При повышенной температуре может набухать в эфире, бензоле, четыреххлористом углероде. Технические качества пластика повышаются путем введения соответствующих стабилизаторов.

Важно: при контакте с медью синтетический материал образует сколы, трещины, при низких температурах повышается его хрупкость.

В зависимости от технологии производства полипропилен имеет разные физические свойства и область применения. Его подразделяют на:

• атактический;
• синдиотактический;
• изотактический.

Атактический – высокотекучий полипропилен схожий с каучуком. Может принимать жидкую или воскообразную форму за счет мягкости, пластичности, высокой температуре плавления. Легко подается модификациям, взаимодействует с различными химическими веществами. Считается побочным продуктом (отходом), поэтому чаще всего утилизируется. За счет окисления обладает хорошими перспективами в сфере производства битумных, клеевых материалов, водостойких составов, антикоррозийных покрытий. Около 2% современных химических производителей занимаются его переработкой.

Продукция, выпускаемая из окисленного атактического ПП:

• строительные мастики для аэродромов;
• полимерно-минеральные композиции;
• битумно-полимерные вяжущие материалы;
• клей для липких лент;
• антикоррозийные грунтовки, водостойкие составы, шпатлевки;
• многофункциональные добавки к дизельному топливу, смазочным маслам;
• составы для резиновых смесей.

Синдиотактический – представитель полимеров с высоким сопротивлением к изгибу, износоустойчивостью. Используется при изготовлении игрушек, потребительских, медицинских товаров. На его основе получают волокно. Требует добавления стабилизаторов, чувствителен к низкой температуре, дает небольшую усадку.

Изотактический – плотный, кристаллический материал с отличными механическими свойствами. Применяется при производстве строительных изделий, а также для холодного или горячего водоснабжения в качестве полимерных труб.

Готовые изделия из термопластичного пластика изготавливаются несколькими методами:

• экструзия (канцелярские товары, упаковочные материалы, волокна, пленка, трубы);

• выдув (косметические флаконы, фляжки, канистры, бочки, цистерны);

• литье (фитинги, автозапчасти, бытовые изделия, пластиковая мебель);

• вспенивание (изоляционные материалы);

• ротоформование (септики, дорожные ограждения, детские игровые комплексы).

Где используется полипропилен?

Полимерный синтетический материал способен заменить дорогостоящие аналоги, позволяя уменьшить трудовые, материальные затраты. Поэтому его эффективно применяют в самых различных сферах.

Пищевая индустрия

При изготовлении пластиковых бутылок, посуды, крышек, пищевой пленки, упаковочных контейнеров (полимер обеспечивает низкий расход материала). Несмотря на то, что изделия имеют минимальную толщину, их форма остается прочной.

Искусственные нити

Из синтетического пластика получают прочные, термостойкие, эластичные волокна (из 1 кг вещества получают продукции больше, чем из такого же количества другого полимера). Недостатком специальных нитей считают их уязвимость перед ультрафиолетом. Введение модифицированных добавок позволяет повысить его химические свойства. Веревки, канаты, шпагаты эффективно применяются в области судостроения.

Машино и приборостроение

Высокая износостойкость материала обуславливает его широкое использование при производстве:

• деталей для вентиляторов, систем охлаждения, пылесосов, холодильников;
• блоков предохранителей;
• амортизаторов;
• фильтров;
• баков для аккумуляторов;
• уплотнителей кузовных деталей;
• бамперов;
• приборной панели;
• напольных ковриков и пр.

Фармакология

Полипропилен успешно применяется в медицине – из него выпускают ингаляторы, шприцы и другие медицинские принадлежности, которые могут подвергаться паровой обработке (стерилизации):

• пробирки;
• бутылки для образцов и внутривенной инфузии;
• ванночки;
• чашки Петри;
• контейнеры для таблеток;
• элементы диагностических устройств.

Электроника

Термопластичный материал обеспечивает высокое качество:

• изоляционных оболочек;
• катушек;
• телефонных аппаратов;
• корпусов телевизоров, радиоприемников;
• коммуникационных проводов.

Канализационные системы

• днища шахт и резервуаров;
• скребки;
• трубы;
• фитинги;
• септики;
• мобильные туалеты и пр.

Упаковка

Пленки из термопластичного полимера – популярный упаковочный материал с высокими эксплуатационными свойствами. Гибкие, прозрачные, легко свариваемые и нетоксичные пленки устойчивы к стерилизации и химическому воздействию, поэтому их ценность для медицинской и пищевой промышленности неоспорима.

Их используют в качестве мешков при фасовке фруктов, ягод, овощей, кондитерских и хлебобулочных изделий, сыпучих продуктов для транспортировки, хранения. Упаковка из ПП – удобна, вместительна, отличается малым весом.

Новшество в упаковочной индустрии – специально ориентированные пленки, которые обладают повышенными показателями прозрачности, жесткости, прочности и влагонепроницаемости. Глянцевая продукция успешно заменяет этикеточную бумагу.

Применение полипропилена в быту

• пластиковая мебель;
• ковры;
• посуда;
• клеенка;
• игрушки;
• ведра, тазы, горшки для цветов;
• мыльницы;
• ящики для овощей;
• фляжки;
• пакеты, мусорные мешки;
• одноразовые подгузники и другие предметы домашнего обихода.

Современные производители останавливают выбор на ПП в качестве альтернативы другим материалам благодаря:

• экологичности;
• себестоимости;
• легкости утилизации и повторной переработки.

Считается, что научный потенциал термопластичного синтетического вещества до конца не реализован.

Полипропилен (ПП, PP) свойства и химическая устойчивость

По способу полимеризации полипропилен делится на гомополимер, получаемый полимеризацией одинаковых мономеров, и сополимер, получаемый полимеризацией разных мономеров. Гомополимеры (PP-H) обладают высокой твердостью, жесткостью и прочностью на растяжение, но при температуре близкой к нулю становятся хрупкими. В состав сополимеров (PP-В/PP-C) входит полиэтилен, поэтому сополимеры обладают высокой пластичностью и могут использоваться при температуре до -20˚С, но по сравнению с гомополимером менее устойчивы к высоким температурам.

Полипропилен обладая высокой химической устойчивостью и прочностью, является универсальным материалом для изготовления гальванических ванн.

Таблица химической стойкости полипропилена.

Приведенная таблица химической стойкости является весьма условной. Для расчета устойчивости полипропилена к химическим растворам и подбора материала при заданных температурах и условиях эксплуатации обращайтесь к нашим специалистам.