Меню Главная Случайная статья Настройки Полипропилен Материал из https://ru.wikipedia.org Полипропилен (PP) — термопластичный полимер пропилена (пропена). Содержание 1 Получение 2 Молекулярное строение 2.1 Физико-механические свойства 2.2 Химические свойства 2.3 Теплофизические свойства 2.4 Электрические свойства 3 Переработка 4 Применение 5 Рынок полипропилена 6 См. также 7 Примечания 8 Литература Получение Полипропилен получают полимеризацией пропилена 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/см. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным. 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/м, 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/м, 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; Физико-механические свойства В отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,91 г/см, 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. Показатели основных физико-механических свойств полипропилена приведены в таблице: Плотность, г/см 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/см 33—80 Твердость по Бринеллю, кгс/мм 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 - - - - - - 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 %. 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—140 C. 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 15 C. Морозостойкость можно повысить введением в макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена (например, при сополимеризации пропилена с этиленом). Показатели основных теплофизических свойств полипропилена приведены в таблице: Температура плавления, °C 160—170 Теплостойкость по методу НИИПП, °C 160 Удельная теплоёмкость (от 20 до 70С), кал/(г·°C) 0,46 Термический коэффициент линейного расширения (от 20 до 100°C), 1/°C 1,1104 Температура хрупкости, °C От 5 до 15 Электрические свойства Показатели электрических свойств полипропилена приведены в таблице: Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом·см 1016—1017 Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц 2,2 Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц 2104—5105 Электрическая прочность (толщина образца 1 мм), кВ/мм 30—40 Переработка Полипропилен имеет высокий потенциал вторичного применения. Основные способы переработки — формование методами экструзии, вакуум- и пневмоформования, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, инжекционного, компрессионного формования, литьё под давлением. 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». При сополимеризации пропилена с этиленом получают некристаллизующиеся сополимеры, которые проявляют свойства каучука, отличающиеся повышенной химической стойкостью и сопротивлением старению. 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. Атактический полипропилен используют для изготовления строительных клеев, замазок, уплотняющих мастик, дорожных покрытий и липких плёнок. Структура применения полипропилена в России в 2012 году была следующей: 38 % — тара, 30 % — нити, волокна, 18 % — плёнки, 6 % — трубы, 5 % — полипропиленовые листы, 3 % — прочее[1]. 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 2012 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 Западной Европе, 17 кг/чел. в США и 12 кг/чел. в Китае[2]. В мире наблюдается перепроизводство полипропилена: сейчас переизбыток оценивается в размере 7,4 млн тонн в год[1], в 2015 году при ожидаемом объёме мирового потребления 66 млн т производственные мощности составят 79 млн т[3]. 5 крупнейших производителей полипропилена в мире (на 2011 год)[4] №№ п/п Компания Страна Производственные мощности, тыс. тонн Доля мирового рынка, % 1 LyondellBasell Нидерланды 6 471 11,24 2 Sinopec Китай 4 930 6,37 3 SABIC Саудовская Аравия 3 455 5,13 4 PetroChina Китай 3 038 4,69 5 Braskem Бразилия 2 814 4,60 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 будённовском Ставролене («Лукойл»), а в 2013 году на омском Полиоме[2]. Крупнейшее российское производство полипропилена открылось 15 октября 2013 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 дегидрирования пропана (подрядчик — Maire Tecnimont[англ.], оборудование — UOP[англ.], 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 2015 году в России было произведено 1275 тыс. тонн полипропилена, при этом экспорт составил 350 тыс. тонн.[6][7] По итогам 2020 года суммарный объём производства полипропилена (ПП) в России вырос на 31 % в сравнении с аналогичным показателем 2019 года и составил около 1 883 тыс. тонн. Основной прирост объёмов производства обеспечил ЗапСибНефтехим[8] См. также Система маркировки пластика Амурский газохимический комплекс ЗапСибНефтехим Нижнекамскнефтехим Примечания 1 2 3 4 5 Пыжьянова В. Полипропиленовыми шапками закидаем // Эксперт-Урал : журнал. — Екатеринбург, 21 октября 2013. — № 42 (575). Архивировано 3 января 2014 года. 1 2 3 4 5 6 Море пластика из Тобольска // Эксперт : журнал. — М., 21 октября 2013. — № 42 (872). Архивировано 3 января 2014 года. 1 2 Серова Т. Спрос на полипропилен в мире растёт во всех отраслях применения  (неопр.). Plastinfo.ru. Дата обращения: 3 января 2014. Архивировано 4 января 2014 года. 1 2 3 Виньков А. Предтеча пиролизной печи // Эксперт : журнал. — М., 5 ноября 2012. — № 44 (826). Архивировано 3 января 2014 года. Сиваков Д., Виньков А. Не заставляйте нас производить пластиковые тазики // Эксперт : журнал. — М., 20 сентября 2010. — № 37 (721). Архивировано 3 января 2014 года. В 2015 году экспорт полипропилена из России вырос на 59%  (неопр.). www.mrcplast.ru. Дата обращения: 13 апреля 2016. Архивировано 23 апреля 2016 года. В 2015 году выпуск полипропилена в России вырос на 23%  (неопр.). www.mrcplast.ru. Дата обращения: 13 апреля 2016. Архивировано 24 апреля 2016 года. Выпуск полипропилена в России вырос на 31% в 2020 году  (неопр.). Дата обращения: 6 ноября 2021. Архивировано 6 ноября 2021 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».