Химия - Полипропилен

01 марта 2011


Оглавление:
1. Полипропилен
2. Переработка



Получение

Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов Циглера—Натта:

nCH2=CH →n

Международное обозначение - PP.

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.

Молекулярное строение

Цепочки молекул полипропилена.

По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и атактический. Изотактический и синдиотактический образуются случайным образом;


Физико-механические свойства

В отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный, более твёрдый, более термостойкий, почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду.

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:

Физико-механические свойства полипропилена
Плотность, г/см 0,90—0,91
Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/см² 250—400
Относительное удлинение при разрыве, % 200—800
Модуль упругости при изгибе, кгс 6700—11900
Предел текучести при растяжении, кгс/см² 250—350
Относительно удлинение при пределе текучести, % 10—20
Ударная вязкость с надрезом, кгс·см/см 33—80
Твердость по Бринеллю, кгс/мм 6,0—6,5

Физико-механические свойства полипропилена разных марок приведены в таблице:

Физико-механические свойства полипропилена различных марок
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/см², 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 - - - - - -

Химические свойства

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 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.

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  
90
Соляная кислота, конц. 70 +0,3  
90 +0,5
Продолжительность выдержки образца в среде реагента 30 суток
Азотная кислота, 94%-ная 20 -0,2 Образец хрупкий
Ацетон 20 +2,0  
Бензин 20 +13,2
Бензол 20 +12,5
Едкий натр, 40%-ный 20 Незначительное
Минеральное масло 20 +0,3
Оливковое масло 20 +0,1
Серная кислота,80%-ная 20 Незначительное Слабое окрашивание
Серная кислота,98%-ная 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%-ном водном растворе эмульгатора ОП-7 при 50 °C для полипропилена с показателем текучести расплава 0,5—2,0 г/10 мин, находящегося в напряженном состоянии, более 2000 ч.

Полипропилен — водостойкий материал. Даже после длительного контакта с водой в течение 6 месяцев водопоглощение полипропилена составляет менее 0,5%, а при 60ºС — менее 2%.

Теплофизические свойства

Полипропилен имеет более высокую температуру плавления, чем полиэтилен, и соответственно более высокую температуру разложения. Чистый изотактический полипропилен плавится при 176 °C. Максимальная 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 колеблется от -5 до -15ºС. Морозостойкость можно повысить введением в макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена.

Показатели основных теплофизических свойств полипропилена приведены в таблице:

Теплофизические свойства полипропилена
Температура плавления, °C 160—170
Теплостойкость по методу НИИПП, °C 160
Удельная теплоёмкость, кал/ 0,46
Термический коэффициент линейного расширения, 1/°C 1,1×10
Температура хрупкости, °C От -5 до -15

Электрические свойства

Показатели электрических свойств полипропилена приведены в таблице:

Электрические свойства полипропилена
Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом·см 10—10
Диэлектрическая проницаемость при 10 Гц 2,2
Тангенс угла диэлектрических потерь при 10 Гц 2×10—5×10
Электрическая прочность, кВ/мм 30—40


Просмотров: 4410


<<< Поликапролактон
Термопласты >>>