Полипропилен

Описание

Полипропилен (PP) — полимер пропилена (пропена), выпускается под торговыми марками: бален, липол, новолен, олеформ, пропатен, каплен, hostalen, moplen.

Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов. Изобретателем процесса пространственной полимеризации, позиционирования мономеров в пространстве считается Джулио Натта. Одновременно Карл Зиглер разработал процесс катализации для получения высокого молекулярного веса кристаллических полипропиленовых полимеров. Таким образом, стала возможной полимеризация изотактического полипропилена, из которого и производится текстильное волокно. Натта и Зигер удостоены Нобелевской премии в 1962 году.

Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета нерастворимого в воде или гранул с насыпной плотностью. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным.

Полипропилен является самым легким из всех широко применяемых термопластмасс, за исключением пластиковой пены. Обладая удельной плотностью менее единицы, материал не тонет в воде.

В огне полипропилен горит без дыма подобно свече и плавится каплями с еле ощутимым запахом. Материал не обладает запахом. Не токсичен.

Полипропилен, обладая отличной химической устойчивостью к широкому кругу химически агрессивных веществ.

Свойства полипропилена

В зависимости от молекулярного веса и содержания изотактической части свойства полипропилена могут изменяться в широких пределах. Наибольший промышленный интерес представляет полипропилен с молекулярным весом 80000—200000 и содержанием изотактической части 80—98%.

Полипропилен во многом похож на полиэтилен.

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.

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/см2

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


Химические свойства

Пропилен — это углеводород с тремя атомами углерода. При ступенчатой реакции полимеризации он образует полимер, в котором метиловые группы присоединяются к полимерной цепочке.

Образуется три вида полипропилена — изотактический, синдиотактический и аттактический. Эти полимеры отличаются позиционированием метиловых групп в пространстве. В изотактическом полипропилене все метиловые группы позиционируются на одной стороне полимера, в синдиотактическом полипропилене с разных сторон и в аттактическом полипропилене имеет место случайное позиционирование.

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.

Полипропилен устойчив в воде (вплоть до 130ºC) и агрессивных средах (устойчив к кислотам и щелочам, отдельные марки допущены к контакту с пищевыми продуктами и для производства изделий медико-биологического назначения); кроме сильных окислителей (HNO3, H2SO4, хромовая смесь).

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





Натр едкий, 40%-ный

90

Незначительное





Соляная кислота, конц.

70

+0,3





Соляная кислота, конц.

90

+0,5





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