Полипропилены, Алматы

ПОЛИПРОПИЛЕН
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—0,5г/см³. Полипропилен
выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным.

Свойства

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.

Показатели основных физико-механических свойств
полипропилена приведены в таблице:

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

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.

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
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 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 50ºC 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 (при комнатной температуре)
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 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