Полипропилен (РР, ПП)

Свойства полипропилена

Физические и химические свойства полипропилена определяют его самое широкое применение в различных отраслях промышленности. К первым можно отнести хорошие электроизоляционные качества при различных температурах, износостойкость и ударопрочность, устойчивость к изгибам. В плане химии – полипропилен устойчив к минеральным и растительным маслам, растворам солей, кислотам, щелочам. При комнатной температуре органические красители не растворяют полипропилен, однако при ее повышении этот синтетический полимер может быть растворен ароматическими и сильнохлорированными углеводородами.

Эксплуатационные свойства

Полипропилен – прекрасный диэлектрик, он малопроницаем для воды и пара. Этот материал сохраняет свои свойства при температуре 120 – 140 градусов С, поэтому изделия из него могут «безболезненно» стерилизоваться кипячением или паром. Легко проходит хлорирование, а также смешивание с красителями, отчего конечным изделиям можно придать любой желаемый цвет. Хорошо идет кристаллизация – в итоге получается не менее 75% кристалличности.

Недостатки

В мире, как известно, нет ничего идеального, поэтому имеются недостатки и у полипропилена.  Например, он демонстрирует низкую морозостойкость, а также весьма чувствителен к кислороду и солнечному свету. Однако эти недостатки устранимы: показатель морозостойкости повышается при сополимеризации пропилена и этилена, а чувствительность уменьшается путем введения в материал стабилизаторов.

Свойства полипропилена в соответствии с ГОСТ 26996-86

• Плотность – 900-910 кг/м3
• Водопоглощение – 0,01-0,03% за 24 ч
• Температура плавления – 160-168°С
• Температура хрупкости – (+5)-(-15)°С
• Насыпная плотность гранул – 440-520 кг/м3
• Линейная усадка в форме – 1,0-2,5%
• Теплостойкость при нагрузке 46 Н/см2 – 140-145°С
• Удельная теплоемкость при 20 °С – 1,93 кДж/кг°С
• Коэффициент линейного расширения (от 30 до 100 °С) – (1,1-1,8)•10-4 1/°
• Коэффициент теплопроводности – 0,16-0,22 Вт/м °С
• При растяжении разрушающее напряжение – 24,5-39
• Предел текучести при растяжении полипропилена низкого давления – 30-38
• Относительное удлинение при разрыве для марок 21003, 21007, 21012, 21015, 21020, 21030 – 200-1000%
• Твердость по Роквеллу – 50-70 α
• Модуль упругости при изгибе – 1220-1670
• Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1018 Ом см
• Ударная вязкость по Изоду с надрезом при 0°С – 3-5 кДж/м2, при минус 20°С – 2-3 кДж/м2
• Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) – 100-110°С
• Электрическая прочность (при толщине образца 2 мм) при переменном напряжении для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не менее 25 кВ/мм
• Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не более 5•10-4
• Диэлектрическая проницаемость при частоте 50 Гц для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не более 2,4
• Огнестойкость при толщине образца 0,8 мм – категория ПВ-2, при толщине образца 1,6 мм – категория ПВ-0
• Кислородный индекс – 25,5-27,5% 

Свойства сополимеров пропилена в соответствии с ГОСТ 26996-86

• Плотность – 900 кг/м3
• Водопоглощение – 0,01-0,03% за 24 ч
• Температура плавления – 160-165°С
• Температура хрупкости – (-50)-(-60)°С
• Насыпная плотность гранул – 440-520 кг/м3
• Линейная усадка в форме – 1,5-1,9%
• Теплостойкость при нагрузке 46 Н/см2 – 120-140°С
• Удельная теплоемкость при 20°С – 1,93 кДж/кг °С
• Коэффициент линейного расширения (от 30 до 100°С) – (1,1-1,8)•10-4 1/°
• Коэффициент теплопроводности – 0,16-0,22 Вт/м °С
• Модуль упругости при изгибе – 980-1370
• Твердость по Роквеллу – 32-52 α
• Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1018 Ом см
• Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) – 100-110°С
• Огнестойкость при толщине образца 0,8 мм – категория ПВ-2, при толщине образца 1,6 мм – категория ПВ-0
• Кислородный индекс – 25,5-27,5%

Производство полипропилена

На постсоветском пространстве полипропилен производится в России и Украине. Полимеризация пропилена на химических предприятиях происходит главным образом с помощью координационно-ионного механизма. Осуществляется она и в растворе, где в качестве растворителей применяются низкооктановые фракции бензина и гептан, и в псевдоожиженном слое. В качестве катализаторов, как правило, используются хлориды V или Ti с алюминийорганическими соединениями (чаще всего Аl(С2Н5)3 или ТiСl3 с Аl(С2Н5)2Сl).

Производство

Полимеризация в растворе происходит при температуре 70 – 80 градусов С с давлением 0,5-1,0 МПа. Процесс осуществляется, пока содержание полипропилена в растворителе не достигнет концентрации 300 – 400 г/л. Затем смесь прогоняют через центрифугу, после чего синтезированный материал промывают водным раствором спирта или же чистым спиртом.

Результат вышеописанных действий – масса в виде порошка, которую вначале просушивают, затем смешивают с красителями и стабилизаторами и, наконец, придают форму гранул. Именно в таком виде материал поступает к производителям конечных изделий.

Варианты

Если речь идет о полимеризации в ожиженном слое – то реакцию проводят под давлением  1,8-2,5 МПа и температуре 70-80°С. В случае с титанмагниевыми катализаторами реакция происходит при аналогичной температуре, но увеличивается давление: оно достигает 2,7-3,0 МПа.

В 80-х годах прошлого века появились так называемые металлоценовые катализаторы. Это открытие позволило создавать во время реакции цепь заданной длины, а, значит, появилась возможность получать полипропилены с разными физическими и химическими свойствами. Понятно, что это значительно расширило сферу применения данного синтетического полимера.

Производители и марки

Отечественные производители выпускают полипропилен, соответствующий ГОСТ или ТУ, разрабатываемых на самих предприятиях. Напомним: при покупке сырья, изготовленного по собственным ТУ, необходимо сравнить его характеристики с теми, которые вам требуются, потому что свойства такой продукции могут отличаться от ГОСТ.

Ниже перечислены крупные предприятия, производящие полипропилен, и марки поставляемого сырья.

Московское нефтеперерабатывающее предприятие, марки:
• Каплен 01003
• Каплен 01007
• Каплен 01030
• Каплен 01060
• Каплен 01130
• Каплен 01250

«Уфаоргсинтез», марки:
• Бален 01031
• Бален 01030
• Бален 01130
• Бален 01270
• Бален 02003
• Бален 02015
• Бален 02035. 

Томская нефтехимическая компания, марки:
• 21030
• 21230
• 21060
• 21270

Полипропилен с пониженной мутностью:
• 21020 – ПМ1
• 21030 – ПМ1
• 21060 – ПМ
• 121080 – ПМ1

Полипропилен для изготовления одноразовых шприцев
• 21080-60

Полипропилены морозостойкие:
• МПП 15-06V
• МПП 21015-Э10
• МПП 23007-Э10

«Лисичанский НПЗ», Украина. Марки:
• Липол A1-66Н D30G 21003
• Липол A8-74KF30G21130
• Липол A4-71KT30G2103
• Липол A10-76YZ30S21230

Теперь давайте вспомним, что говорилось о маркировке полипропилена в разделе описания продукции. Если всмотреться в цифры, то станет понятно, что томское предприятие производит сырье при низком давлении, а заводы из Москвы и Уфы изготавливают его при среднем.

Марка 21030 томского производства по составу и свойствам весьма сходна с маркой 01030 из Уфы или Москвы. Есть аналоги и среди других марок разных производителей. Но если ваше производство «заточено» под определенную марку – то лучше приобретать именно ее, в противном случае мы рискуем получить на выходе измененные свойства конечной продукции.

Применение полипропилена

Сфера применения полипропилена очень широка, ведь его свойства позволяют использовать этот материал в самых разных изделиях. В глобальном смысле по объему использования в промышленности и в быту полипропилен занимает второе место после полиэтилена.

Бытовое применение

Полипропилен в буквальном смысле окружает нас, и это отнюдь не фигуральное выражение. Он применяется для производства газо- и водопроводных труб (если кто-то не так давно менял трубы в квартире, он понимает, о чем речь), всевозможных профилей и листов, различных частей кузова автомобилей, бамперов. Используется этот синтетический полимер для изготовления мебели, также он получил широкое применение в медицине: из полипропилена делают одноразовые шприцы, пипетки, наконечники для игл.

Коврик в вашей ванной, скорее всего, также сделан из полипропилена. Выезжаете на пикник? И здесь без него не обходится: одноразовая посуда тоже изготавливается из этого сырья. Ящики, контейнеры для продуктов, всевозможная домашняя утварь, корпуса компьютеров и оргтехники, приборная панель вашего авто… Короче говоря, проще, наверно, назвать те сферы, где полипропилен не применяется: их будет гораздо меньше.

Упаковка

Помимо прочих замечательных свойств, полипропилен обладает еще одним: он пропускает водяные пары. Это позволяет использовать его для производства «противозапотевающей» упаковки: именно в ней мы часто покупаем хлеб, кондитерские изделия, бакалею, зелень.

Для упаковки различных товаров применяют различные пленки из полипропилена: как ориентированные так и неориентированные. Первые необходимы в тех случаях, когда упаковка должна быть красивой – например, подарочная. В тех случаях, когда необходима термическая сварка, используется неориентированный полипропилен: например, для упаковки текстиля, всевозможных медицинских изделий.

Современной пищевой промышленностью выпускается много продуктов, чувствительных к кислороду и водяным парам: чипсы, сухие завтраки, некоторые крупы, выпечка. Для упаковки таких продуктов используются покрытые и соэкструдированные полипропиленовые пленки.

Рециклинг

Много полезного могут принести и отходы полипропилена. Это поняли многие отечественные и иностранные производители, поэтому стали приобретать полипропиленовые отходы. В дальнейшем их ждет переработка, в результате которой получается так называемый вторичный полипропилен. Используется при этом технология экструдирования очищенных отходов с последующим дроблением. Конечный материал получается в виде гранул, а весь этот процесс в целом называется рециклинг.