- Основные свойства полипропилена
- Полимерные материалы — описание и марки полимеров — полипропилен
- Автомобилестроение
- Виды полипропилена
- Использование в промышленных целях
- Исторический
- Литература
- Литье
- Методы обработки полипропилена
- Молекулярное строение
- Области применения полипропилена
- Область применения
- Переработка
- Позиции полипропилена на рынках полимеров
- Полипропилен — это, вещество, свойства, применение, получение
- Полипропилен в волокнах
- Полипропилен в машиностроении
- Полипропилен в медицине
- Полипропилен в упаковке
- Полипропилен в электронике и электротехнике
- Получение
- Получение полипропилена
- Потребительские товары
- Преимущества и недостатки
- Приложения
- Применение
- Примечания и ссылки
- Производство упаковки
- Рециклинг
- Рынок полипропилена
- Ткани и волокна
- Торговля
- Физико-механические свойства
- Физические свойства
- Химические свойства
- Экструзия
- Электрические свойства
- Электроника, электротехника
Основные свойства полипропилена
| Показатель, единица измерения | Значение показателя | Примечание |
|---|---|---|
| Температура плавления полипропилена, °C | от 135 до 165 | Для гомополимера 160 – 165; для сополимера при 135 – 159. |
| Плотность материала, г/см3 | от 0,898 до 0,908 | Сополимеры 0,898 – 0,908; гомополимеры 0,904 – 0,908;. |
| Устойчивость к химическим соединениям | Да | Можно применять в кислотной среде (в концентрированном или разбавленном виде), при контакте со спиртами, альдегидами, кетонами, сложными эфирами, в среде алифатических углеводородов. Менее выраженная устойчивость в среде окислителей, ароматических и содержащих галоген углеводородов. Не подвержен растворению в жидкостях органического происхождения при нормальной температуре. |
| Горючесть | Поддерживает горение | |
| Водопроницаемость | Нет | |
| Водопоглощение | Низкое | |
| Проводимость электрического тока | Диэлектрик | Характеризуется хорошими электроизоляционными свойствами |
| Воздействие микроорганизмов (бактериальных, грибковых и других) | Низкая чувствительность |
Слабые стороны полипропилена, ограничивающие его применение в качестве конструкционного материала, проявляются в следующих свойствах:
- недостаточная устойчивость к воздействию лучей ультрафиолетового спектра;
- слабая устойчивость к ударной нагрузке с образованием трещин;
- повышенная хрупкость при снижении температурного фона до -20 °C и ниже;
- в условиях контакта с металлом наблюдается снижение устойчивости к тепловой деструкции;
- слабая адгезия с окрасочными материалами.
Полимерные материалы — описание и марки полимеров — полипропилен
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.
В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.
Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты.
Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».
Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.
Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.
Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.
Принимаю условия соглашения
Автомобилестроение
Благодаря небольшому удельному весу, хорошей устойчивости к агрессивным химическим соединениям, удачному сочетанию жесткости и ударной вязкости, полипропилен широко используют для производства деталей для автомобилей:
- корпусов АКБ;
- поддонов;
- бамперов;
- боковых молдингов;
- отделочных элементов салона;
- панелей приборов;
- отделочных элементов дверей.
Виды полипропилена
Существует две основные разновидности полимера, отличающиеся химическим составом, свойствами и областью применения:
- гомополимерный полипропилен – это материал, имеющий высокий показатель химической стойкости, отличается удельной прочностью и хорошей жесткостью; применяется преимущественно для изготовления упаковочных материалов, медицинских изделий, труб, тканей, электрических изделий, компонентов автодеталей, других коррозионностойких элементов;
- сополимерный пропилен – это материал с повышенной долговечностью, хорошей оптической прозрачностью, повышенной гибкостью, достаточной ударной вязкостью, низкотемпературной прочностью; используется для изготовления бытовых изделий с улучшенным внешним видом, упаковочных материалов и изделий, электроприборов, в автомобилестроении и других отраслях промышленности.
Использование в промышленных целях
Благодаря хорошему пределу прочности, коррозионной устойчивости и возможности эксплуатации в условиях повышенных температур, листовой полипропилен используют для изготовления:
- емкостей для хранения реагентов в химической промышленности (в том числе для кислот);
- трубной продукции;
- оборотной тары и упаковки.
Исторический
Итальянский химик Джулио Натта и немецкий химик Карл Циглер получили в марте 1954 года полипропилен с правильной геометрической кристаллической структурой. Натта использует термин «изотактический» для описания этого полимера. Цепи изотактического полимера могут объединяться, образуя упорядоченное твердое тело.
Позже он разработает стереоспецифические катализаторы, позволяющие систематически производить такие полимеры.
См. Также Джона Пола Хогана и Роберта Бэнкса .
Синдиотактический полипропилен (ПП) получил промышленное распространение с 1992 года.
Литература
- Перепёлкин В. П. Полипропилен, его свойства и методы переработки. — Л.: ЛДНТП, 1963. — 256 c.
- Кренцель Б. А., Л. Г. Сидорова. Полипропилен. — Киев.: Техника, 1964. — 89 с.
- Коллектив авторов (И. Амрож и т. д.). Полипропилен. Перевод со словацкого В. А. Егорова. Под ред. В. И. Пилиповского и И. К. Ярцева. — Л.: Химия, 1967. — 316 c.
- Иванюков Д. В., М. Л. Фридман. Полипропилен. — М.: Химия, 1974. — 270 с.
- Handbook of Polypropylene and Polypropylene Composites / ed. H.G. Karian. — NewYork.: MarcelDekker Inc, 2003. — 740 p.
- Polypropylene. An A to Z reference / ed. J. Karger-Kocsis. Kluwer, 1999. — 987 p.
- ГОСТ 26996-86 «Полипропилен и сополимеры пропилена».
Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.Обычно почти сразу, изредка в течении часа.
Литье
Для изготовления детали литьевым способом расплав с температурой от 200 до 300 °C разливают в формы. Материал перед плавлением не требует специальной предварительной подготовки и сушки. В зависимости от конфигурации и толщины стенок изделия, условий переработки, а также характеристик самого полипропилена, он дает в форме усадку в пределах 1,5 — 3 %.Подогрев формы для литья (не более 80 °C) позволяет повысить уровень глянца готового изделия.
Методы обработки полипропилена
Одним из преимуществ полипропилена является возможность его промышленной обработки большинством существующих методов.
Самыми типичными и распространенными для этого материала являются технологии:
- литье под давлением;
- экструзионно-раздувная формовка;
- прессование;
- ротационная формовка;
- экструзия общего назначения.
Молекулярное строение
По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и атактический.
Изотактическая и синдиотактическая молекулярные структуры могут характеризоваться разной степенью совершенства пространственной регулярности.
Стереоизомеры полипропилена существенно различаются по механическим, физическим и химическим свойствам. Атактический полипропилен представляет собой каучукоподобный материал с высокой текучестью, температурой плавления — около 80 °C, плотностью — 850 кг/м³, хорошей растворимостью в диэтиловом эфире.
Изотактический полипропилен по своим свойствам выгодно отличается от атактического, а именно: он обладает высоким модулем упругости, большей плотностью — 910 кг/м³, высокой температурой плавления — 165—170 °C и лучшей стойкостью к действию химических реагентов.
Стереоблокполимер полипропилена при исследовании с помощью рентгеновских лучей обнаруживает определённую кристалличность, которая не может быть такой же полной, как у чисто изотактических фракций, поскольку атактические участки вызывают нарушение в кристаллической решётке. Изотактический и синдиотактический образуются случайным образом;
Области применения полипропилена
Полимерные материалы, в число которых входит и полипропилен, находят широкое применение и обеспечивают эффективность развития экономики и повышение конкурентоспособности продукции в отраслях-потребителях за счет замены дорогостоящих материалов, снижения материалоемкости, формирования прогрессивных технологий переработки материалов, создания новых поколений техники.
Возможность получения широкой гаммы модифицированных материалов на основе полипропилена от смесевых термоэластопластов до высокомодульных высокопрочных пластиков, экологическая чистота продуктов, технологичность их переработки и утилизации способствуют тому, что полипропилен в последнее время вытесняет с мирового рынка пластмасс поливинилхлорид, АБС-пластики, ударопрочный полистирол.
Полипропилен иногда называют «королем» пластмасс. Известно, что полипропилен не является самым популярным полимером, пропуская вперед в списке лидеров как минимум полиэтилен и поливинилхлорид. Однако на сегодняшний день по темпам роста производства полипропилен вне конкуренции.
Область применения
Определившись с тем, что такое полипропилен, ознакомившись с его видами и основными свойствами, перейдем к способам его использования.Направления применения полимера характеризуют следующие цифры:
Переработка
Основные способы переработки — формование методами экструзии, вакуум- и пневмоформования, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, инжекционного, компрессионного формования, литьё под давлением.
Позиции полипропилена на рынках полимеров
Одной из причин стремительного роста потребления полипропилена является расширение сфер его применения за счет вытеснения других полимеров. В первую очередь это касается полистирола и ПВХ. Эти два полимера подвержены наибольшим нападкам со стороны экологически озабоченной части общественности, что соответствующим образом отражается на законодательных инициативах властей, особенно в Европе.
Именно законодательства, преследующие эти виды полимеров по двум основным позициям – утилизация отходов и токсичность – заставляет многих производителей готовой пластиковой продукции все чаще обращаться к полипропилену, как к альтернативному материалу.
Полипропилен не токсичен и гораздо легче, чем большинство других пластиков, утилизируется. Законодательство в отношении к полипропилена гораздо более мягкое. В первую очередь это относится к главной сфере применения полипропилена – упаковке.
Таблица 2: Мировое потребление полипропилена по отраслям промышленности
Еще один фактор, играющий в пользу полипропилена – цена. Во многих сферах применения полипропилена также удается теснить другие полимеры, но уже не из-за экологии, а благодаря более низкой себестоимости. Именно этим полипропилен обязан своим достижением в сфере производства продукции так называемых инженерных пластмасс (электроника, автомобилестроение и т.д.).
Сильны позиции полипропилена в производстве полимерных волокон и нитей. Здесь дешевизна и легкость утилизации позволяют полипропилену вытеснять другими материалами в сфере производства предметов домашнего обихода (ковры, пледы и прочие материалы, которые теперь все меньше производятся из тканей), предметов гигиены (те же одноразовые подгузники) и предметов медицинской сферы. В последнее время полипропилен начал широко применяться в автомобилестроении.
Полипропилен — это, вещество, свойства, применение, получение
Полипропилен (1-пропен, гомополимер, РР, ПП) — термопластичный полимер пропилена (пропена) с молекулярной формулой (C3H6)x. Это лёгкий полукристаллический и водостойкий материал, устойчивый к агрессивным средам. Его структурная формула выглядит следующим образом:
В зависимости от молекулярной структуры выделяют атактический, изотактический и синдиотактический полипропилен. Отличаются они позиционированием в пространстве метиловых групп:
Известно, что изотактический полипропилен является основным продуктом полимеризации, он является самым прочным и плотным материалом.
Атактический – побочный продукт ПП, относится к термопластам по своим свойствам: высокая пластичность, мягкость, высокая текучесть, хорошая плотность. Как правило, его утилизируют, однако АПП может применяться в производстве и его добавляют в различные материалы, чтобы увеличить стойкость последних к уф-лучам, кислотам, щелочам, а также повысить теплостойкость.
Синдиотактический — он более вязкий, чем АПП и прозрачный, прочный и долговечный. В основном, используется для бытовых изделий. Совершенно не стоек к ультрафиолетовым лучам.
Все три типа материала получаются в процессе изготовления изотактического ПП – как основного продукта.
| Температура плавления, °C | Температура кипения, °C | Плотность, г/см3 | Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/см | Относительное удлинение при разрыве, % | Модуль упругости при изгибе, кгс/см | Предел текучести при растяжении, кгс/см | Ударная вязкость с надрезом, кгс·см/см² |
| 158-170 | 120-132 | 0,92 | 250—400 | 200—800 | 6700—11900 | 250—350 | 33—80 |
Согласно CAS registry number ПП имеет следующие физико-механические свойства:
Нужно отметить, что полипропилен имеет более высокую теплостойкость в отличие от полиэтиленов высокой и низкой плотности. Он обладает хорошими диэлектрическими показателями, сохраняющимися в широком интервале температур. Также благодаря малому водопоглощению его диэлектрические свойства не изменяются при нахождении во влажной среде.
Одним из существенных недостатков ПП считается его низкая морозостойкость ( -30°C). В данном случае он уступает полиэтилену.
Что касается химических свойств, отмечают устойчивость ПП к действию кислот и оснований даже при повышенных температурах, а также к водным растворам солей при температурах от 100 °C, к минеральным и растительным маслам. Однако воздействие на него оказывают только сильные окислители, такие как: хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены и олеум. Концентрированная 58%-я серная кислота и 30%-й пероксид водорода при комнатной температуре действуют незначительно. В добавок полипропилен нерастворим в органических растворителях при температуре около 25 °C, но при нагревании до 80 °C и выше он растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах.
В промышленности изотактический полипропилен получают стереоспецифической полимеризацией пропилена на комплексных катализаторах типа Циглера – Натта в среде растворителя – жидкого углеводорода (уайт-спирит, бензин, н-гептан). На рисунке представлена схема производства полипропилена:
1 – смеситель катализаторного комплекса
2 – промежуточная емкость
3 – полимеризатор
4 – холодильник
5 – сборник суспензии
6, 10 – центрифуги
7 – подогреватель
8 – аппарат для разложения катализатора
9 – сборник суспензии
11 – промежуточная емкость
12,13 – ловушки
Весь технологический процесс состоит из стадий приготовления каталитического комплекса, полимеризации пропилена, удаления непрореагировавшего мономера, разложения каткомплекса, промывка полимера, отжима растворителя, сушки полимера, окончательной обработки полипропилена, регенерации растворителей.
Так, приготовление катализаторного комплекса производится путем смешения 5%-ого раствора диэтилалюминия в бензине с трихлоридом титана в смесителе 1. Суспензия катализатора подается в промежуточную емкость 2, после которой дозируется в полимеризатор 3, охлаждающийся холодильником 4. При перемешивании в полимеризаторе 3 осуществляется непрерывная подача жидкого пропилена, катализаторного комплекса, бензина и водорода.
Далее из полимеризатора полимер в виде суспензии поступает в сборник 5, где осуществляется сдувка растворенного в бензине непрореагировавшего пропилена и разбавление суспензии бензином до соотношения полимер: бензин = 1: 10 (масс.ч).
Разбавленная суспензия подвергается обработке на центрифуге 6 раствором изопропилового спирта в бензине.
Остатки катализатора разлагаются в аппарате 8 при интенсивном перемешивании суспензии подогретым до 60 °C фугатом (раствором изопропилового спирта). После суспензия полимера через сборник 9 поступает на промывку и отжим в центрифугу 10, затем в емкость 11, откуда идет на сушку, грануляцию и упаковку.
Непрореагировавший пропилен, растворитель, азот и промывные растворы регенерируются и возвращаются обратно в цикл.
Также в промышленности освоен способ получения ПП на высокоактивном катализаторном комплексе, состоящем из диэтилалюминийхлорида [Al(C2H5)2Cl] в гептане, хлорида титана в гептане и хлорида алюминия в гептане. Полимеризацию осуществляют в среде гептана под давлением 0,9-1,2 Мпа и температуре 65-75°C.
1,4 – смесители диспергаторы
2,3 – мерники
5 – форполимеризатор
6,7 – полимеризаторы
8 – дегазатор
9 – центрифуга
10 – питатель
11 – вентилятор
12 – калорифер
13 – труба-сушилка
14 – бункер
15 – сушилка в кипящем слое
16 – промежуточная емкость
Данный технологический процесс состоит из операций приготовления катализаторного комплекса, полимеризации сжиженного пропилена, сополимеризации пропилена с этиленом, промывки суспензии полимера, отжима полимера центрифугированием, сушки, грануляции, расфасовки и упаковки.
В аппарат 1 загружают хлорид титана и хлорид алюминия. В аппарат 4 вводят гептан и [Al(C2H5)2Cl] в виде 10%-го раствора в гептане. После перемешивания диспергированные продукты в гептане поступают в промежуточные емкости 2,3, из которых подаются на стадию полимеризации в форполимеризатор 5 и оттуда в аппарат с мешалкой 6. В реакторы непрерывно подается пропилен, гептан, каткомплекс и Н2.
Далее суспензия дегазуется в аппарате 8, куда одновременно подается горячий гептан и бутанол с целью разложения каталитического комплекса. Пропилен, насыщенный парами гептана и бутанола, после конденсации направляется на нейтрализацию.
Промывка суспензии проходит с помощью демирализованной воды при температуре 65 – 70 °C. Водно-гептановая суспензия полимера подается в отстойник, где отделяется водная фаза, содержащая бутанол и остатки каткомплекса. Гептановая фаза подвергается второй промывке.
Затем суспензия подается в центрифугу 9, промывается горячим гептаном для отделения атактического полипропилена, водно-бутанольной смесью для удаления продуктов распада катализатора и водой. Влажный полимер поступает на сушку в трубу-сушилку 13 и в сушилку с псевдоожиженным слоем 15. Далее порошкообразный полипропилен пневмотранспортом уносится в промежуточную емкость 16, оттуда направляется на грануляцию, расфасовку и упаковку.
В зависимости от принадлежности к виду, марки полипропилена группируются следующим образом:
- PP homopolymer, PP HO, PPHP, PPH — полипропилен (гомополимер), изотактический полипропилен;
- HIPP — высокоизотактический полипропилен (гомополимер);
- EPP — вспенивающийся полипропилен;
- PP-X, PP-XMOD — сшитый полипропилен.
- APP — атактический и синдиотактический полипропилен;
- mPP — металлоценовый полипропилен;
- PP block-copolymer, PP impact copolymer, PP CO, PPCP — блок-сополимер пропилена и этилена;
- PPM — блок-сополимер с низким содержанием полиэтилена;
- PPR — блок-сополимер со средним содержанием полиэтилена;
- PPH, PPU — блок-сополимер с высоким содержанием полиэтилена;
- PP random copolymer — статистический сополимер пропилена и этилена.
По способу изготовления согласно ГОСТу 26996-86 выделяют марки, производимые под:
- Низким давлением (0,5 МПа): 21003, 21007, 21012, 21015, 21020, 21030, 21060, 21100, 21130, 21180, 21230, 22007, 22022, 22030;
- Средним давлением (1,2 МПа): 01003,01005, 01010, 01020.
Обозначение марок по ГОСТу ведется следующим образом:
- Первая цифра – давление, при котором проходит полимеризация (0 – среднее, 2 — низкое);
- Вторая цифра – вид материала (блок-сополимер, гомополимер, сополимер);
- Третья цифра – номер рецептуры стабилизации (таблица по ГОСТу);
- Четвертая цифра – число рецептуры окрашивания;
- Пятая цифра – цвет рецептуры окрашивания.
Большинство производителей используют собственные разработанные ТУ для производства материала, поэтому на рынке представлено огромное количество его марок.
Что касается применения полипропилена, то вектор его использования очень велик, благодаря различным видам и технологиям производства. Так, ПП используется в машиностроении и электронике из-за своей высокой износостойкости; в производстве пенопластов; медицине, так как полипропилен устойчив при высоких температурах, что позволяет проводить его стерилизацию. Исключительная безопасность материала позволяет использовать ПП для производства детских товаров, пластиковой посуды, упаковки и многого другого.
Полипропилен в волокнах
Существенные преимущества над другими полимерами полипропилен имеет в сфере производства волокон. Полипропиленовые волокна имеют относительно низкую стоимость. В среднем из 1 кг полипропилена получается больше волокон, чем из 1 кг любого другого полимера.
При этом полипропиленовые волокна отличаются высокой прочностью и прекрасными эластичными свойствами. Еще одно достоинство волокон из полипропилена — высокая термостойкость. Единственным существенным недостатком этих волокон — уязвимость перед ультрафиолетовым излучением.
Полипропилен в машиностроении
Одним из свойств полипропилена является высокая износостойкость. Это обуславливает широкое применение полипропилена в машиностроении, автомобилестроении и строительстве. Из полипропилена производят делали различного оборудования (холодильников, пылесосов, вентиляторов), в автомобилестроении из полипропилена делают амортизаторы, блоки предохранителей, детали окон, сидений, бамперы и детали кузова автомобилей и т.д.
Полипропилен в медицине
Здесь самое востребованное качество полипропилена— устойчивость при высоких температурах. Это дает возможность продукции, сделанной из полипропилена, подвергаться горячей стерилизации в любых условиях. Благодаря этому из полипропилена производят ингаляторы и разовые шприцы.
Полипропилен в упаковке
Полипропиленовые пленки — один из самых популярных в мире упаковочных материалов. Характеристики полипропиленовых пленок близки к пленкам из полиэтилена. По многим параметрам полипропиленовые пленки превосходят пленки из других полимеров.
Другое достоинство полипропиленовых пленок — прозрачность, гибкость, нетоксичность, легкая свариваемость. Существенным продвижением на рынке упаковки полипропиленовые пленки обязаны новшествам под названием «ориентация пленки». Ориентированные в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях полипропиленовые пленки начали производить сравнительно недавно, но без них уже не возможно представить себе современный рынок гибкой упаковки.
Ориентация пленки повышает ее жесткость, прочность, прозрачность и свойства влагоизоляции. Например, прозрачность ориентированной пленки как минимум в 4 раза превышает прозрачность не ориентированной пленки. В тоже время по такому показателю как свариваемость не ориентированные пленки явно лучше, поэтому ориентированная стала основной в тех видах упаковки, где именно прозрачность играет решающую роль (например, в галантерее).
В последнее время полипропилен начинает потихоньку вытеснять полиэтилентерефталат и другие пластики в производстве бутылок различных емкостей и крышек для них. В мире все чаще встречаются бутылки из полипропилен с полипропиленовой пленкой вместо привычной этикеточной бумаги.
Однако, в некоторых регионах мира этот процесс происходит крайне медленно, например, в Северной Америке. Также полипропилен все чаще используется в производстве других видов упаковки (тары, контейнеров). При этом полипропилен за счет большой прочности и химической стойкости теснит полистирол, за счет жесткости и глянцевитости — многие виды полиэтилена.
Полипропилен в электронике и электротехнике
Здесь из полипропилена производят изоляционные оболочки, катушки, ламповые патроны, детали выключателей, корпуса телевизоров, телефонных аппаратов, радиоприемников и т.д. С применением полипропилена в качестве изоляционного материала существует ряд трудностей, в этой области применения ПВХ пока является практически безальтернативным.
Получение
Полипропилен получают полимеризациейпропилена 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.
Получение полипропилена
Впервые полимер удалось синтезировать в 1954 году. Это сделали двое ученых, специализирующихся в области органической химии: Карл Циглер (Германия) и Джулио Натта (Италия). В ходе предложенного процесса полимеризации удалось получить кристаллический полипропилен (формула (C3H6)n). Молекулярная структура нового вещества выглядит следующим образом:
Спустя всего 3 года после открытия компания Montecatini (Италия) уже производила новый полимер в промышленных объемах. Крупнейшими современными поставщиками являются крупные компании и корпорации ExxonMobil Chemical (США), SABIC (Саудовская Аравия), Borealis (Австрия), СИБУР (Россия), LyondellBasell (США) и некоторые другие.
Промышленный метод получения полипропилена заключается в полимеризации непредельного мономерного пропена с участием специальных веществ, выступающих в качества катализаторов:
- Циглера – Натта;
- металлоценовых.
Для улучшения эксплуатационных параметров полимера в его состав могут добавлять различные вещества и наполнители в виде небольшого количества талька, глины, а также добавок из карбоната кальция, углеродистых и стеклянных волокон (для армирования).
Факторы, определяющие стабильные темпы роста выпуска полипропиленовых материалов, заключаются в ряде их преимуществ перед другими традиционными конструкционными пластическими массами (а иногда и металлами):
- низкая себестоимость;
- высокие функциональные свойства;
- универсальность применения;
- возможность получения на основе полипропилена множества модифицированных материалов;
- технологичность переработки и утилизации материала.
Важно:
Важным свойством полимера является его безопасность: он не оказывает негативного химического или токсического воздействия на организм человека.
Потребительские товары
Полипропиленовые элементы можно найти во множестве товаров широкого потребления:
- бытовой технике;
- мебели;
- приборах;
- игрушках
и других предметах быта.
Преимущества и недостатки
Загрязнители воздуха образуются при производстве полипропилена (ПП). Диаграммы для CO (
окиси углерода
) и ЛОС (
летучих органических соединений
).
Полипропилен имеет множество преимуществ: он недорогой, пригодный для пищевых продуктов (без запаха и не токсичен), устойчив к разрыву, очень устойчив к усталости и изгибу (производство петель), очень низкой плотности, химически инертен, пригоден для стерилизации и вторичной переработки .
С другой стороны, он хрупкий (хрупкий) при низкой температуре (потому что его температура стеклования (T v ) близка к комнатной температуре), чувствителен к УФ , менее устойчив к окислению, чем полиэтилен, и его трудно склеивать.
Устойчивость полипропилена может быть улучшена путем смешивания PPI с ЭПР или ЭПДМ эластомеры.
Его массовое производство является источником воздействия на окружающую среду и потребления нефти , а также выбросов парниковых газов . Его печать или определенные добавки (волокна, антипирены — тяжелые металлы запрещены в течение нескольких лет) могут сделать переработку трудной или невозможной на рентабельной основе.
Достижения в области экодизайна в индустрии пластмасс могут облегчить сортировку и переработку этого материала.
Приложения
Существует множество формованных деталей из полипропилена для автомобильной промышленности, включая бамперы, приборные панели, внутреннюю отделку, а также бачки для топлива и тормозной жидкости. Полипропилен часто используется в пищевой упаковке из- за его устойчивости к жирам ( например, для упаковки масла) и его блестящего внешнего вида.
Он также используется для производства обивочных тканей, одноразовой профессиональной одежды (малярные костюмы, шарлотки, хирургические маски и т. Д. ), Высокопрочных тканых мешков , геотекстиля и геомембран ; он также встречается в виде волокон в синтетических веревках и коврах. Соломинки для питья изготовлены из полипропилена.
Полипропиленовое волокно с номинальной длиной от 6 до 18 мм является идеальным адъювантом в бетоне для уменьшения пластической усадки , растрескивания и трещин, а также улучшения свойств поверхности.
Банкноты из полипропилена выпущены в нескольких странах , в том числе в Канаде , Сингапуре , Австралии , Мексике и Израиле .
Чтобы облегчить его при одновременном повышении жесткости, его можно слепить как гофрокартон ; называется сотовым полипропиленом (ППА). Он также может иметь структуру Honeycomb ( соты на английском языке).
Вспененный полипропилен используется в авиамоделизме для создания небольших моделей (размах крыльев менее метра). Благодаря своим механическим свойствам (легкость, гибкость и память формы) он позволяет создавать модели, которые очень устойчивы к ударам и легко ремонтируются (быстрое склеивание цианакрилатным клеем ).
В области электротехники и электроники полипропилен находит множество применений. Например, в качестве изоляции в трансформаторах , для оболочек на сыне и кабели , а также диэлектрические из конденсаторов в пластиковой пленке и силовых конденсаторах.
Применение
Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), мешков, тары, труб, деталей технической аппаратуры, пластиковых стаканчиков, предметов домашнего обихода, нетканых материалов, электроизоляционный материал, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол».
Для вибро- и теплоизоляции также широко применяется пенополипропилен (ППП). Близок по характеристикам к вспененному полиэтилену (пенополиэтилен). Также встречаются декоративные экструзионные профили из ППП, заменяющие пенополистирол.
Структура применения полипропилена в России в 2022 году была следующей: 38 % — тара, 30 % — нити, волокна, 18 % — плёнки, 6 % — трубы, 5 % — полипропиленовые листы, 3 % — прочее[1].
Примечания и ссылки
- (in) Джеймс Э. Марк, Руководство по физическим свойствам полимеров , Springer,2007 г., 2- е изд. , 1076 с. ( ISBN 978-0-387-69002-5 и 0-387-69002-6 , читать онлайн ) , стр. 294.
- (in) Йозеф Бисерано, Прогнозирование свойств полимера , Нью-Йорк, Марсель Деккер ,2002 г., 3 е изд. , 746 с. ( ISBN 0-8247-0821-0 ) , стр. 196.
- (in) Карл Л. Яс, Справочник по термодинамическим диаграммам: органические соединения от C8 до C28 , т. 1, Хьюстон, Техас, паб Gulf. Co.,1996 г., 396 с. ( ISBN 0-88415-857-8 ).
- (in) Дэвид Р. Лид, Справочник CRC по химии и физике , CRC Press,2009 г., 90- е изд. , 2804 с. , Твердый переплет ( ISBN 978-1-4200-9084-0 ).
- (in) JG Speight, Norbert Adolph Lange, Lange’s Handbook of Chemistry , McGraw-Hill,2005 г., 16- е изд. , 1623 с. ( ISBN 0-07-143220-5 ) , стр. 2,807.
- Рабочая группа IARC по оценке канцерогенных рисков для людей , « Глобальные оценки канцерогенности для людей, группа 3: неклассифицируемые в отношении их канцерогенности для людей » , на monographs.iarc.fr , IARC,16 января 2009 г.(проверено 22 августа 2009 г. ) .
- « Полипропилен » в базе данных химических веществ Reptox в CSST (организации Квебека , ответственного за охрану труда и здоровья), доступ к 25 апреля 2009 года.
- (in) « PP » на ChemIDplus (по состоянию на 8 февраля 2009 г.).
- (in) Питер Дж. Т. Моррис, Пионеры полимеров , Фонд химического наследия, 2005 г., стр. 76.
- Вариация, подчеркивающая резкое падение модуля этого полукристаллического полимера при приближении температуры плавления.
- (де) Готфрид Эренштейн, Polymer-Werkstoffe: Struktur: Eigenschaften: Anwendung; mit 22 Tabellen , München Wien, Hanser, колл. «Studientexte Kunststofftechnik», г.1999 г., 262 с. ( ISBN 978-3-446-21161-2 и 3-446-21161-6 , OCLC 76027914 )( Google Книги ).
- DW van Krevelen and Klaas you Nijenhuis, Properties of Polymers , 4- е изд. , 2009.
- «Каталог конденсаторов для силовой электроники» [PDF] .
- « Индикатор импортной / экспортной торговли » на Генеральном таможенном управлении. Укажите NC8 = 39021000 (по состоянию на 7 августа 2022 г. ) .
Производство упаковки
Высокие прочностные характеристики, оптическая привлекательность, надежные барьерные свойства, подходящее качество поверхностей и относительно низкая стоимость являются базовыми характеристиками, которые определяют широкое использование полимера для производства упаковочной продукции:
- гибкой упаковки для продуктов, разнообразных пленок разного назначения (оберточной термоусадочной, для электроники), частей одноразовых предметов (крышек, подгузников и прочих изделий);
- жесткой упаковки в виде тары ящичного типа, емкостей, бутылочной продукции, контейнеров для продуктов с тонкими стенками.
Полипропиленовые пленки нашли широкое применение и стали популярным упаковочным материалом благодаря своей прозрачности, гибкости, стойкости к нагреванию и легкости сваривания. Существуют так называемые «ориентированные» пленки с повышенной жесткостью, прочностью, влагоизоляционными свойствами.
Рециклинг
Полипропилен имеет широкие возможности вторичной переработки: он успешно выдерживает не менее 4 циклов производства и переработки.
В процессе рециклинга происходит новая полимеризация пропилена:
- расплавление пластика при температуре около 250 °C;
- вакуумное удаление примесей;
- перевод полимера в твердое состояние после понижения температуры.
Из вторичного полимера получают:
- корпуса АКБ;
- кабели батарей;
- элементы сигнального освещения;
- хозяйственные изделия – щетки, скребки, метлы
и другую продукцию.
Причем изделия можно получать как из 100 % вторичного ресурса, так и из смешанной с первичным полипропиленом массы.
Рынок полипропилена
Полипропилен занимает второе место в мире среди полимеров по объёму потребления, с долей 26 % уступая только полиэтилену. Доля занимающего третью позицию поливинилхлорида (18 %) сокращается в пользу полипропилена.
76 % мирового потребления полипропилена приходится на гомополипропилен, остальное на сополимеры[2]. В России потребление полипропилена выросло с 250 тыс. т в 2002 году до 880 тыс.
т в 2022 году[1], при этом остаётся на довольно низком уровне: 1,6 % от мирового[3] или 6 кг на человека в год против 18 кг/чел.
В мире наблюдается перепроизводство полипропилена: сейчас переизбыток оценивается в размере 7,4 млн тонн в год[1], в 2022 году при ожидаемом объёме мирового потребления 66 млн т производственные мощности составят 79 млн т[3].
Российское производство полипропилена началось в 1981 году на Томском нефтехимическом комбинате (ныне принадлежит «Сибуру»). В 1990-е годы установки по производству полипропилена были построены на Московском НПЗ («Газпром нефть» и «Сибур»)
и «Уфаоргсинтезе» («Башнефть»). В 2007 году производство полипропилена открылось на будённовскомСтавролене («Лукойл»), а в 2022 году на омском Полиоме[2].
Крупнейшее российское производство полипропилена открылось 15 октября 2022 года — это принадлежащий «Сибуру» завод «Тобольск-Полимер»[1][2].
В момент запуска тобольского завода он входил в пятёрку самых мощных в мире (ещё два завода имели такую же мощность)[2][5].
Предприятие рассчитано на производство 510 тыс. т пропилена в год методом дегидрированияпропана (подрядчик — Maire Tecnimont, оборудование — UOP, получаемого на Тобольском нефтехимическом комбинате, и последующее производство из него 500 тыс. т полипропилена в год (подрядчик — Linde, оборудование — Ineos[1][4].
Мощности прочих российских заводов по выпуску полипропилена не превышают 250 тыс. т в год[2]. «Тобольск-Полимер» специализируется на выпуске гомополипропилена, в то время как производство сополимеров «Сибур» решил сосредоточить на Томском НХК и Московском НПЗ[4].
В 2022 году в России было произведено 1275 тыс. тонн полипропилена, при этом экспорт составил 350 тыс. тонн.[6][7]
По итогам 2020 года суммарный объем производства полипропилена (ПП) в России вырос на 31% в сравнении с аналогичным показателем 2022 года и составил около 1 883 тыс. тонн. Основной прирост объемов производства обеспечил ЗапСибНефтехим[8]
Ткани и волокна
Из полипропилена получают прочные эластичные волокна с повышенной термостойкостью.
Торговля
В 2022 году Франция была экспортером полипропилена (гомо- и сополимера).
В 2022 г. наблюдаемая средняя цена гомополимера составляла 1300 евро за тонну .
Физико-механические свойства
В отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,91 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.
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:
| Плотность, г/см³ | 0,90—0,91 |
| Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/см | 250—400 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 200—800 |
| Модуль упругости при изгибе, кгс/см | 6700—11900 |
| Предел текучести при растяжении, кгс/см | 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:
| 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/см, не менее | 260 | 280 | 270 | 260 | 260 | — | — | — | — |
| Стойкость к растрескиванию, ч, не менее | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | — | — | — | — |
| Характеристическая вязкость в декалине при 135 °C, 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, °C, не ниже | -5 | -5 | -5 | — | — | — | — | — | — |
Физические свойства
Полипропилен марки « инъекционный » очень легко перерабатывается ; Напротив, «пленочный» полипропилен гораздо сложнее утилизировать, особенно если он напечатан.
Полипропилен от полупрозрачного до непрозрачного, гидрофобный , твердый, полужесткий и очень устойчивый к истиранию .
Для улучшения механических свойств его обычно загружают стекловолокном , обычно до 10–30%.
Вспененный полипропилен с аббревиатурой EPP на английском языке или PP-E в соответствии со стандартом EN ISO 1043-1 — это белый пенопласт, напоминающий пенополистирол , но с памятью формы, позволяющей ему деформироваться без разрушения и сохранять свою структуру.
Пропилен может образовывать гомополимеры (полипропилен), статистические сополимеры или «блок-сополимеры». Наиболее часто используемым сомономером является этилен с получением эластомерных полиолефины , такие как этилен-пропилен (EPR или ЭПМ) и этилен-пропилен-диенового мономера ( EPDM ).
Схема
полимеризации
.
Изображение цепи изотактического и синдиотактического полипропилена (сверху вниз).
Изменение модуля PPi в зависимости от температуры.
Литье под давлением
: принципиальная схема и температуры.
В зависимости от тактики полипропилен бывает:
Химические свойства
Полипропилен — химически стойкий материал. Заметное воздействие на него оказывают только сильные окислители — хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены, олеум. Концентрированная 58%-я серная кислота и 30%-й пероксид водорода при комнатной температуре действуют незначительно. Продолжительный контакт с этими реагентами при 60 °C и выше приводит к деструкции полипропилена.
В органических растворителях полипропилен при комнатной температуре незначительно набухает. Выше 100 °C он растворяется в ароматических углеводородах, таких, как бензол, толуол. Данные о стойкости полипропилена к воздействию некоторых химических реагентов приведены в таблице.
| Среда | Температура, °C | Изменение массы, % | Примечание |
|---|---|---|---|
| Продолжительность выдержки образца в среде реагента 7 суток | |||
| Азотная кислота, 50%-я | 70 | -0,1 | Образец растрескивается |
| Натр едкий, 40%-й | 70 | Незначительное | |
| 90 | |||
| Соляная кислота, конц. | 70 | 0,3 | |
| 90 | 0,5 | ||
| Продолжительность выдержки образца в среде реагента 30 суток | |||
| Азотная кислота, 94%-я | 20 | -0,2 | Образец хрупкий |
| Ацетон | 20 | 2,0 | |
| Бензин | 20 | 13,2 | |
| Бензол | 20 | 12,5 | |
| Едкий натр, 40%-й | 20 | Незначительное | |
| Минеральное масло | 20 | 0,3 | |
| Оливковое масло | 20 | 0,1 | |
| Серная кислота, 80%-я | 20 | Незначительное | Слабое окрашивание |
| Серная кислота, 98%-я | 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 воздействии ультрафиолета и 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%-м водном растворе эмульгатора ОП-7 при 50 °C для полипропилена с показателем текучести расплава 0,5—2,0 г/10 мин, находящегося в напряжённом 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 60 °C — менее 2 %.
Экструзия
С применением этой технологии получают:
- плоскощелевые пленки;
- трубную продукцию;
- изоляцию для проводов, кабелей
и другие изделия.В ходе технологического процесса происходит сжатие расплавленного до температуры 200 – 300 °C полимера в соотношении 3 : 1 с помощью нагретого до 180 – 205 °C материального цилиндра.
Электрические свойства
Показатели электрических свойств полипропилена приведены в таблице:
Электроника, электротехника
Нельзя не отметить множество изделий, используемых в электротехнике:
- корпуса телевизоров, радиоприемников, приборов, телефонных аппаратов;
- ламповые патроны;
- элементы выключателей;
- катушки;
- изоляционные оболочки.
