Полипропилен

Полипропилен (ПП, PP) является вторым по важности пластиком, на его долю приходится около 20% мирового объема производства. Хотя он химически похож на полиэтилен (ПЭ), полипропилен значительно тверже, прочнее и более термически устойчив. Максимальная рабочая температура составляет около 100 C. Однако ниже 0 C ударная чувствительность увеличивается больше, чем у ПЭ. Специальные типы допускают как более высокие, так и более низкие рабочие температуры. Подбирая условия полимеризации, можно получить не только изотактические и синдиотактические полимеры, но и атактические.

Свойства

ПП показывает минимальное водопоглощение и проницаемость. Продукты, одобренные в соответствии с законом о пищевых продуктах, подходят для горячего розлива напитков и других продуктов и могут быть подвергнуты горячей стерилизации. Газы, особенно CO2, а также низкокипящие углеводороды и хлорированные углеводороды диффундируют через PP.

Из-за своего неполярного характера, PP очень химически устойчив: до 120 C устойчив к водным растворам солей, сильных кислот и щелочей. Высококристаллические типы обладают превосходной устойчивостью к полярным органическим растворителям, спиртам, сложным эфирам, кетонам, жирам и маслам. Специальные марки устойчивы к топливу при более высоких температурах и сильным окислителям, таким как хлорсульфоновая кислота, олеум.

ПП устойчив к погодным условиям при наружном использовании, но все же уступает ПЭ по устойчивости к атмосферным воздействиям. ПП продолжает гореть даже после того, как источник возгорания удален. На рынке доступны огнезащитные марки ПП.

Большинство видов полипропилена изотактичны. Однородная структура является причиной высокой степени кристаллизации и, следовательно, более высокой прочности и жесткости, а также диапазонов температур плавления и эксплуатации по сравнению с ПЭ. Метильные боковые группы предотвращают тесную агрегацию, поэтому изотактический полипропилен (PP-I) имеет немного меньшую плотность.

Синдиотактический полипропилен (PP-S) прозрачный и очень ударопрочный, но менее жесткий, чем изотактический полипропилен.

Атактический полипропилен (PP-R) является аморфным, липким при комнатной температуре и в основном используется в качестве заливочной массы в электротехнической промышленности, в качестве герметика или изоляционного соединения.

Электроизоляционные свойства и химическая стойкость неполярного полипропилена сопоставимы с ПЭ. ПП несколько более чувствителен к сильным кислотам и окислителям.

Как и ПЭ, ПП является легковоспламеняющимся и не защищает от атмосферных воздействий.

Благодаря высокой эластичности и относительно высокой динамической грузоподъемности ПП позволяет изготавливать пленочные петли.

Специальные марки

Разнообразие предлагаемых марок полипропилена больше, чем у большинства других пластиков. Молекулярная структура, уровень средней молекулярной массы (от 200000 до 600000 г / моль), молекулярно-массовое распределение, кристалличность и структура могут варьироваться в широких пределах.

Динамическая устойчивость ПП относительно высока. При температуре стеклования около 0 C все типы PP-H становятся хрупкими на морозе. Диапазон плавления кристаллитов составляет от 160 до 165 C и, следовательно, выше, чем у полиэтилена, поэтому максимальные рабочие температуры также выше: 140 С в краткосрочной перспективе и 100 C в долгосрочной перспективе. Электрические свойства сопоставимы со свойствами полиэтилена и не зависят от хранения в воде. Диэлектрическая проницаемость и коэффициент диэлектрических потерь в значительной степени не зависят от температуры и частоты.

Армированные стекловолокном (PP-GF) с содержанием стекловолокна до 40% для большей жесткости;
Вспененный (PP-E) с плотностью до 10 кг / м3;
Сополимеры с этиленом (EPM) с хорошей жаростойкостью и атмосферостойкостью;
PP + EPDM смеси, которые входят в число термопластичных эластомеров.

В синдиотактическом ПП следующие свойства могут быть изменены по сравнению с обычным ПП:

снижение температуры плавления примерно до 150 С;
повышение глянца и прозрачности при сохранении жесткости (благодаря более высокой ударной вязкости);
снижение вязкости расплава;
улучшение барьерных свойств.

Области применения

ПП — самый быстрорастущий по производственным объемам пластик в мире. Более трети синтетических волокон изготовлено на основе ПП. Другими важными областями применения являются упаковочные пленки и жесткая упаковка.

Недавно разработанные новые специальные марки все чаще используются в качестве замены для технических термопластов, таких как ABS и PA. ПП также используется в качестве материала корпуса для небольших электроприборов, формованных деталей для бытовых приборов, а также для деталей кузова (бамперов) и формованных деталей в салоне автомобилей.

В строительном секторе полипропилен используется, среди прочего, для труб, резервуаров для горячей воды и садовой мебели. А также:

тара для сыпучих предметов, такие как чашки для питья и упаковки для пищевых продуктов,
чемоданы для инструментов и дорожных принадлежностей, ящики для транспортировки и штабелирования,
корпуса и функциональные детали (пленочные петли) для бытовых машин, таких как кофемашины, тостеры, тепловентиляторы, посудомоечные машины, сушилки, стиральные машины;
газонокосилки, электроинструменты,
детали для погружных насосов,
колеса вентилятора,
электроустановки.

Выдувное формование

Плохо текучие формовочные смеси (PP-Q — полипропилен с высокой ударной вязкостью) для косметических и медицинских порошков,
Баки для горячей воды;
Системы контроля воздуха в автомобилях;
Чехлы (с пленочными петлями) для инструментов, швейных машин, электронных компонентов (антистатик), мотоциклов.

Экструзия

Трубы горячего водоснабжения и канализации, профили, плиты;
Прозрачные пленки (PP-BO) для упаковки («сигаретная пленка»); -Изоляционные и композитные пленки, вспененные пластины, упаковочные ленты, тканые ленты;
Соединительные волокна, нетканые материалы для геотекстиля и фильтров, связующие шнуры для сельского хозяйства;
Мешки;
Армированные стекломаты (GMT) (маты из смолы) для дальнейшей обработки горячим прессованием.

Химическая стойкость полипропилена

Благодаря своему неполярному характеру полипропилен (ПП) проявляет хорошую устойчивость ко многим полярным жидкостям, таким как спирты, органические кислоты, сложные эфиры и кетоны. Действие алифатических, ароматических и галогенированных углеводородов вызывает набухание полипропилена.

ПП устойчив к водным растворам неорганических солей и почти всех неорганических кислот и оснований даже при высоких концентрациях и при температуре выше 60 С. Только окисляющие химические вещества, такие как хлорсульфоновая кислота, олеум, концентрированная азотная кислота и галогены, воздействуют на полипропилен даже при комнатной температуре.

Если полипропилен не стабилизирован металлическими дезактиваторами, следует избегать контакта с медью или медьсодержащими материалами.

При комнатной температуре, а также и при более высоких температурах полипропилен проявляет более высокую прочность на разрыв, чем полиэтилен.

Гексагональный кристаллический полипропилен

В строительстве трубопроводов промышленного давления используются различные высокомолекулярные полипропилены, гомополимеры (PP-H) и статистические сополимеры (PP-R). Блок-сополимеры (PP-B) менее пригодны для этой области из-за их более низкой прочности на разрыв при ползучести. В отличие от обычного моноклинного α-PP-H, гексагональный β-кристаллический PP-H является результатом специальной нуклеации и обработки.

В дополнение к воде текучими средами систем трубопроводов из ПП являются водные растворы, кислоты, щелочи и растворители. На химическую стойкость полипропилена также влияет пигментация, гомогенность и структура кристаллической фазы.

Прочность на разрыв для различных типов полипропилена варьируется в зависимости от поглощения и химической природы носителя. Оксидно-пигментированные, ядросодержащие гомополимеры (β-PP-H) и статистические сополимеры (PP-R) испытывают меньшие потери прочности, чем сульфидно-пигментированные PP (α-PP-H, ZnS).

Нейтральные окисляющие среды (H2O2) сопротивляются гомополимерам лучше, чем статистические сополимеры. В сильнокислых средах (HNO3) различия нивелируются, хотя статистические сополимеры также повреждаются быстрее.

Металлооксидные пигменты (TiO2) химически инертны. Однако слабые кислые соли (ZnS) подвергаются химическим реакциям. Продукты реакции являются более объемными, чем сам пигмент, что способствует образованию трещин. Диффузные, химически активные среды подвергаются большей устойчивости гомополимеру, чем статистическим сополимерам.

Переработка полипропилена

ПП формовочные смеси доступны для литья под давлением для широкого спектра задач: от очень жаропрочных, жестких до эластичных, холоднодеформированных деталей. Температура расплава составляет от 250 до 270 С, температура формования от 40 до 100 С. В теплом и влажном климате поверхностная влага может осаждаться на грануляте, которую следует удалить с помощью предварительной сушки.

В процессе экструзии можно получить пленки, плоские листы, пластины, трубы, выдувные детали и мононити при температуре расплава от 220 до 270 C. Из-за большого количества тепла, подлежащего рассеиванию, процесс с широкими щелями в охлаждающем валке дешевле для производства простой пленки, чем для выдувания трубчатой пленки, что требует интенсивного водяного охлаждения пленочной трубки. Для достижения прозрачности (PP-H) пленку необходимо охладить до температуры образования кристаллитов. Для экструзионно-выдувного формования используются плохо текучие формовочные композиции при температуре от 190 до 220 С.

ПП пены (ПП-Э)

ПП пены изготавливаются с использованием следующих процессов:

Гибкая пена с небольшими закрытыми ячейками с чрезвычайно низкой плотностью (10 кг / м3) получается путем экструзии.
Твердые пенопласты с плотностью от 50 до 120 кг / м3 получаются с использованием процесса высокого давления.
Структурные пены с плотностью около 400-700 кг / м3 получаются с использованием газообразных или химических пенообразователей в процессе литья под давлением.
Жесткие профили в одинаковом диапазоне плотности получаются за счет экструзии.

Отделка поверхности

ПП должен быть предварительно обработан для отделки поверхности (печать, покраска). Может быть металлизирован в вакууме. Специальные типы могут быть гальванизированы солями драгоценных металлов после активации поверхности. Как правило, сначала наносится слой никеля, который затем гальванизируется никелем или хромом.

Склеивание

Соединение сваркой и склеиванием возможно также как с полиэтиленом (PE). В качестве клеев подходят контактные клеи на основе натурального каучука или хлорбутадиенового каучука, а также клеи на основе силиконов, эпоксидных смол или полиуретанов. Предварительная обработка поверхности обычно проводится с помощью серной кислоты. Диффузионное соединение невозможно.