Характеристики полипропилена – Свойства полипропилена, характеристики и природа материала

Свойства полипропилена, характеристики и природа материала

Полипропилен является одним из наиболее востребованных полимеров. Это связано с его характеристиками, разнообразными способами получения и обработки. Прежде чем разобраться со способами изменения свойств этого материала, нужно обратить внимание на природу этого вещества, понять основу его получения.

Физико-химическая основа полипропилена

Полипропилен непосредственно получают из газообразного пропилена путем полимеризации. Этот процесс происходит в присутствии металлоценовых катализаторов. В исходном состоянии полипропилен представляет собой вещество белого цвета.

Начало активного производства этого полимера связывают с использованием катализаторных установок Циглера и Натта, когда в 1957 году стало возможным получение изотактического полипропилена. Его получают при температуре 80 °С под давлением в 10 атм.

Различают несколько видов полипропилена, применяемых в производстве конечных продуктов:

• Изотактический.
• Атактический.
• Синдиотактический.

Наиболее востребованным в производстве стал изотактический пропилен.

Это произошло благодаря особенностям этого вида, где особое положение получили боковые группы СН3, которые располагаются необычно по отношению к основной цепи. Такая структура полипропилена определила целый ряд его основных качеств: высокая кристалличность и прочность, твердость, способность сохранять форму при высоких температурах.

В некоторых готовых изделиях успешно применяется сочетание нескольких различных типов полипропилена. Например, при добавлении в состав атактического полипропилена, можно наделить изготавливаемую деталь гибкостью и мягкостью.

Основные физико-химические свойства полипропилена можно представить в виде таблицы:

№ п/п	Свойство полипропилена	Значение показателя
1	Плотность, г/см3	0,90-0,92
2	Предел прочности на разрыв, кг/см2	260-400
3	Относительное удлинение при растяжении на разрыв, %	200-700
4	Температура плавления, °С	Около 170
5	Температура наступления хрупкости материала, °С	-10…-20
6	Диэлектрическая проницаемость, при 106 Гц	2,2
7	Удельное электрическое сопротивление, Ом	1016
8	Коэффициент объемного расширения при нагреве	0,00033 при 20 °С
9	Морозостойкость, °С	-20…-25
10	Удельная теплоёмкость, кал/(г×град)	0,4…0,5

Таким образом, если проанализировать табличные показатели, полипропилен проявляет себя как стабильный нейтральный материал. Он не меняет значительно своих свойств при положительных температурах. При этом остается нейтральным веществом по отношению к электрическому току, излишней влажности воздуха и высоким температурам.

Особенностью пропилена является его нейтральность по отношению ко многим химическим веществам. Так, этот материал стойко переносит воздействие кислотных и щелочных растворов, спиртов, а также многих неорганических соединений, включая растворы солей. Исключение может составить взаимодействие с некоторыми растворителями. Так, полипропилен при помещении в бензол, эфир способен к набуханию и последующему растворению. Примечательно, что в случае своевременного удаления источника набухания, например, бензола, полипропилен полностью восстанавливает свою структуру с сохранением первоначальных свойств.

Наиболее разрушительно на полипропилен действуют концентрированные кислоты – серная и азотная, хлорсульфановая.

Среди недостатков полипропилена можно отметить сразу несколько характерных особенностей:

• низкая морозостойкость. Возникающая под воздействием отрицательных температур хрупкость, тем не менее, ликвидируется путём введения в состав материала звеньев этилена. На практике также активно используются такие материалы как этиленпропиленовый каучук и бутилкаучук;
• чувствительность к внешнему световому воздействию, а также к взаимодействию с кислородом. Этот недостаток проявляется в виде протекающего процесса разложения, внешнем помутнении материала, потери им блеска и даже появлением небольших трещин. Для того, чтобы предотвратить активное старение материала, производители вынуждены несколько сглаживать этот эффект путем введения в состав специальных полимерных добавок-стабилизаторов.

Предпосылки к широкому использованию пропилена

Вышеназванные основные свойства указывают на самые широкие возможности полипропилена. Однако прежде чем приступать к перечислению разнообразных способов и сфер применения этого материала, следует более детально рассмотреть некоторые его особенности.

1. Нейтральность полипропилена. Это качества полимера следует учитывать при использовании в самых разных отраслях промышленности. Полипропилен активно применяется в качестве упаковки пищевых продуктов. Изготовленная из него пищевая плёнка не только не влияет на продукты питания, но и сохраняет их свойства длительное время. Полипропилен не оказывает вредных воздействий на медицинские препараты, поэтому его можно встретить в медицинской сфере. Поскольку не наблюдается активного взаимодействия с химическими соединениями, то тара, изготовленная из полипропилена, также будет служить исправно и долго.

2. Высокая температура плавления. Учитывая, что этот показатель для полипропилена изотактического типа составляет 176 °С, его активное использование ограничено температурным диапазоном 120-140 °С. Этого показателя будет достаточно, чтобы произвести температурную обработку изделий из полипропилена, например, кипячением. Это не только позволить производить очистку тары от загрязнений, но и обеззараживание, стерилизацию. Помимо кипячения активно применяется обработка паром, который способен оказать большее воздействие, учитывая возможность использования его при более высокой температуре.

3. Возможность наделения направленными свойствами. Особенностью полипропилена является гибкость в наделении его определёнными свойствами с учётом последующего применения в различных областях. К примеру, такая разновидность полимера, как гомополимер, обладает повышенной жёсткостью. Блок-сополимер характеризуется большой ударопрочностью. Это качество сохраняется и при отрицательных температурах.
Еще на стадии выпуска гранул полипропилен может получить как необходимую прозрачность, так и быть окрашен в самые разнообразные цвета. Это позволяет ещё больше расширить сферу в производстве.

Конечно, приобретая готовый продукт из полипропилена, не каждый задумывается о свойствах материала. Однако то влияние, которое может оказывать тара, упаковка на произведенный конечный продукт, нельзя недооценить. В некоторых случаях необходимо прибегнуть к заказу продукции из пропилена с индивидуальными свойствами. Поэтому следует представлять себе те широкие возможности, которые открывает перед вами использование полипропилена.

polimerinfo.com

Полипропилен: характеристики, свойства и применение

Полипропилен – твердое вещество белого цвета, является продуктом полимеризации пропилена и принадлежит к классу полиолефинов. Проще говоря, это пластиковый полимер с широкой областью применения. Сегодня он является наиболее востребованным современным пластиком, благодаря своим отличным потребительским свойствам и универсальностью использования.

Материал получают из пропилена, формула которого C3H6, в результате реакции между пропеном и катализатором Циглера-Натта. Таким образом, его химическая формула выглядит так – (C3H6)*n. Сегодня существует несколько разновидностей этого вещества, все они имеют одну формулу, но отличаются пространственной структурой: изотактический, синдиотактический, атактический.

Для каждого из них характерны свои физические и химические свойства. Например, атактический полимер характеризуется текучестью и низкой температурой плавления, а изотактический, наоборот, упругий и плотный, плавится при 170 градусов Цельсия.

Содержание:

1. Технические характеристики
2. Сфера применения
3. Упаковочные материалы и полипропиленовые волокна
4. Применение в машиностроении и электронике
5. Использование в медицине
6. Товары для детей

Технические характеристики

Сегодня полипропилен занимает второе место на мировом рынке по объему потребления, немного уступая полиэтилену.

Рассмотрим его физические и химические характеристики, которые непосредственно влияют на сферу применения.

Основные физические свойства

• Низкая плотность материала. Полипропилен имеет самую низкую плотность из всех пластмасс, что выгодно отличает его от более плотных аналогов.
• Высокая прочность. Многочисленные эксперименты показали, что он выдерживает большую нагрузку, что намного превышает возможности полиэтилена.
• Устойчивость к низким температурам. Полимер прекрасно справляется с отрицательными температурами, выдерживая – 10 градусов по Цельсию и более низкие температуры.
• Устойчивость к высоким температурам. Выдерживает не только низкие, но и высокие температуры, его температура плавления составляет 160 – 170 градусов по Цельсию.
• Устойчивость к резким перепадам температуры. Быстрая смена температурного режима также не страшна этому материалу. Хорошо выдерживает стремительный переход от минуса к плюсу и обратно.
• Превосходные диэлектрические свойства. Высокая диэлектрическая константа вместе с большой диэлектрической прочностью обеспечивают широкие возможности его применения в качестве электроизоляционного материала.
• Легкая обработка. Полипропилен легко поддается сварке, распилу, сверлению, хорошо гнется, что значительно расширяет возможности его применения в промышленности и быту.

Химические характеристики

• Устойчивость к агрессии химических веществ. Эта особенность материала позволяет широко применять его для нужд химических предприятий. Он выдерживает воздействие раскаленного металла, различных кислот и испарений. В частности, это свойство используется при изготовлении воздуховодов и вентиляции для вредных производств.
• Экологичность и безопасность для окружающей среды и человека. Многочисленные опыты доказали нетоксичность и абсолютную экологическую безопасность этого материала для окружающей среды и человека. Поэтому он используется при производстве емкостей для воды, а также различных жидкостей и сыпучих продуктов питания. Очень часто его применяют при строительстве сооружений для очистки воды.

Основные технические характеристики и свойства полипропилена представлены в таблице.

Основные свойства полипропилена
Плотность, г/см	0,90 – 0,92
Массовая доля изотактической фракции, %	95 – 98
Массовая доля атактической фракции, %	2 – 5
Предел прочности при разрыве, кг/см2	260 – 400
Относительное удлинение при разрыве, %	200 – 700
Температура плавления, Сº	160 – 170
Температура стеклования, Сº	-10… — 20
Степень кристалличности, %	50 – 75
Морозостойкость, Сº	— 10 и ниже
Теплопроводность, кал/сек*см*град	0,00033
Удельная теплоемкость, кал/г*град	0,40 – 0,50

Сфера применения

Получение полимерных материалов в свое время было настоящим прорывом. Низкая себестоимость и отличные физические и химические свойства полипропилена способствовали развитию многих отраслей промышленности. Благодаря внедрению новых технологий удалось повысить эффективность производства, заменить многие дорогостоящие материалы более современными и прогрессивными.

Полипропилен послужил основой для получения множества модифицированных материалов, среди них высокопрочные пластики и смесевые термоэластопласты.

Новые высокотехнологичные материалы являются экологически чистыми и легко подвергаются переработке и утилизации.

Все это способствует тому, что полипропилен постепенно вытесняет с рынка такие материалы, как поливинилхлорид, АБС-пластик, полистирол и другие. Широко используется во всех ключевых отраслях современной мировой экономики: электронике, машиностроении, строительстве и многих других. Во многом по этой причине полипропилен получил народное название «король пластмасс». И хотя пока он не является лидером в своем сегменте, постепенно сфера его применения расширяется.

Упаковочные материалы и полипропиленовые волокна

Полипропилен широко применяется в упаковке. Например, полипропиленовые пленки, пожалуй, самый популярный упаковочный материал в мире. В чем-то они схожи с полиэтиленом, но по некоторым параметрам даже превосходят его. Главные преимущества полипропиленовой пленки над полиэтиленовой заключаются в следующем:

• лучшие показатели устойчивости к высоким температурам и агрессивным веществам;
• отличные потребительские свойства – прозрачность, прочность, гибкость и экологичность;
• лучшие презентационные характеристики.

Не так давно на рынке появились так называемые ориентированные пленки, особая технология производства позволила значительно улучшить и без того превосходные качества полипропиленовых пленок. Например, прозрачность ориентированной пленки в четыре раза лучше, чем у обычного полипропиленового материала.

В последние годы полипропилен стал часто использоваться при производстве пластиковой тары – бутылок, банок и других емкостей, а также крышек для них. Кроме этого его используют для производства различных контейнеров и емкостей для перевозки химикатов.

Низкая себестоимость полипропиленовых волокон обеспечила им широкое распространение в текстильной промышленности.

Имея невысокую стоимость, при этом они отличаются высокой прочностью и хорошей эластичностью. Еще одним достоинством этих синтетических волокон является превосходная термостойкость. Единственным, но существенным их недостатком является чувствительность к ультрафиолету, что несколько тормозит повсеместное распространение полипропиленовых волокон.

Применение в машиностроении и электронике

Широкому использованию материала в машиностроении, автомобилестроении и строительстве способствовала его высокая износостойкость. Многие комплектующие для бытовой техники – холодильников, пылесосов, стиральных машин, производятся из полипропилена. При производстве автомобилей также используется этот синтетический материал. В частности, из него делают детали салона, бамперы, амортизаторы и многое другое.

В электронике из него производят корпусы телевизоров, телефонов, катушки, патроны ламп, элементы выключателей – перечислить все просто не представляется возможным. Проще сказать, что полипропилен окружает нас повсюду в повседневной жизни.

Использование в медицине

В медицине полипропилен стали использовать, благодаря его устойчивости при высоких температурах. Что это дает? Произведенные из него изделия могут выдерживать стерилизацию при любых условиях, поэтому из полипропилена производят шприцы, ингаляторы и массу другого медицинского инструментария и оборудования. Кроме того, его применяют при производстве медицинской упаковки. Экологическая безопасность этого материала также способствовала его широкому распространению в медицине.

Товары для детей

Исключительная безопасность материала позволяет использовать его для производства детских товаров.

Посуда, бытовые принадлежности, игрушки и множество другой продукции для самых маленьких изготавливаются из полипропилена.

Сочетание нескольких его свойств – экологичность, высокая износостойкость, прочность обуславливают его широкое применение в быту.

Мировое потребление полипропилена увеличивается с каждым годом. Его доля в производстве товаров народного потребления неуклонно растет. Он постепенно захватывает новые сегменты рынка, вытесняя менее технологичные полимеры, прежде всего, полистирол и ПВХ. Уступая по такому показателю как экологичность, они постепенно сдают свои позиции на мировом рынке. Под влиянием общественности европейские законодатели медленно, но верно расчищают дорогу новых технологиям. Такие важные показатели как нетоксичность и легкая утилизация уверенно выводят его в лидеры.

Еще одним немаловажным фактором, способствующим росту популярности вещества, является низкая по сравнению с конкурентами цена. Себестоимость является определяющим критерием при производстве любой продукции, и поэтому производители все чаще обращают свое внимание в сторону более дешевых и технологичных материалов.

Перспективы у этого высокотехнологичного материала весьма радужные. Очевидно, что его процент в мировом потреблении будет увеличиваться. Этому способствуют и постоянные исследования, и появление новых технологий и модификаций полипропилена. С большей долей вероятности, так будет продолжаться пока не появятся более совершенные синтетические материалы, но даже тогда пропилен будет широко использоваться в промышленности и народном хозяйстве.

Похожие записи:

polimerinfo.net

Полипропилен, свойства и области применения

Полипропилен представляет собой твердую субстанцию белого цвета, которая относится к категории полиолефинов, особых полимеров.

Он недорогой, обладает множеством достоинств, современные технологии позволяют получать его оперативно и в неограниченных объемах, без затратных технологий, поэтому стоимость конечного продукта недорогая. Это отчасти тоже обуславливает его популярность.

В создании задействованы процессы полимеризации, подразумевающие температуру до 80 градусов и давление в 10 атмосфер (литье под давлением).

Ещё в середине прошлого века начали проводиться первые эксперименты, огромное значение внесли разработки видных специалистов того времени Натта и Циглера. Сегодня существует не один, а несколько способов получения материала, отличающегося по составу, плотности и другим критериям.

Важные свойства полипропилена

На сегодняшний день о нём известно практически всё, в частности, свойства прочности, удельная теплоемкость, теплопроводность, морозостойкость, температура плавления, способность сопротивления электричеству, расширение, температура стеклования и многое другое.

Так, он выдерживает низкие температуры, ниже -10 градусов, начинает плавиться при температуре +160 градусов, что делает его ценным во многих сферах. Также полипропилен устойчив к химическим реагентам: растворам соли, щелочам, кислотам, прочим агрессивным средам. Если температура обычная, приближённая к комнатной, то он практически не растворяется, а если температура очень высокая, то только при этих условиях он частично растворяется в некоторых сильнодействующих неорганических составах: бензол, растворитель и прочее.

Из других полезных свойств стоит отметить неспособность к впитыванию влаги, устойчивость к механическим воздействиям. Если температура очень низкая, то он становится хрупким.

Привлекает полипропилен и легкостью переработки, с точки зрения экологии — это чрезвычайно важный фактор. Современная промышленность делает акцент не только на прочные и дешевые материалы, но и на возможность их полной переработки в будущем, если возникнет необходимость.

Применение полипропилена

Благодаря своим свойствам и низкой стоимости применение этого полимера очень распространено. В том числе в Краснодаре, где из него создают искусственные волокна, отличающиеся большой эластичностью и прочностью, устойчивостью к внешним воздействиям.

Необходим он и в машиностроении, а также в приборостроении. В транспортных средствах, в холодильниках и других агрегатах можно встретить детали из него, которые увеличат срок службы. Например, в автомобилях значительно повышается прочность деталей кузова, улучшаются показатели шумоизоляции, да и сама конструкция становится значительно легче. Из него делают и бамперы, они недорогие и надежные.

Полимер задействован в процессе создания электротехнических и электронных приборов, например, корпуса телевизора, телефона, частично используется в производстве источников света. В медицине его ценят за термостойкость и гигиеничность, ведь оборудование с легкостью проходит стерилизацию, не теряя технико-эксплуатационные свойства. Самым простым примером можно назвать медицинские шприцы и упаковку для них.

В пищевой промышленности из него создают пищевую плёнку, контейнеры, упаковки, бутылки и другие емкости. Немногие знают, но и в более бытовых вещах присутствует полипропилен, например, изнаночная сторона ковров прошивается нитями из него, что позволяет повысить прочность, значительно продлить срок службы, сделав ковер, фактически, вечным в плане износостойкости.

Существуют разные виды «пластика», но именно полипропилен вытесняет обычный полиэтилен и другие вариации, которые не отличаются экологичностью. Спрос на него есть во всех городах и даже в небольших населенных пунктах, и, конечно, Краснодар не исключение. Компания Симплекс реализуют его в розницу и оптом в сырья более 25 лет. Основные склады компании расположены в Нижнем Новгороде, Москве, Новосибирске и Самаре

Следует учитывать и требования законодательства, принятые стандарты. Так, закон более лоялен в отношении этого полимера, поскольку он нетоксичен, чего нельзя сказать о многих других разновидностях пластика, плюс, он легко поддается переработке, поэтому разрешено его производство, он используется даже в качестве упаковки для пищевых продуктов.

www.simplexnn.ru

▩ Полипропилен, подробная информационная статья о материале

12:34:38 - 25.07.2019

________________

Полипропилен – это материал, который получается посредством полимеризации пропилена с использованием металлокомплексных катализаторов. 

Полипропилен имеет международное название РР. Материал получают в условиях, близких к условиям производства полиэтилена низкого давления. Тип полимера и их смеси получают в зависимости от применяемого катализатора. Выпускаемый полипропилен представляет собой порошок или гранулы белого цвета. К потребителю полипропилен поступает окрашенным, стабилизированным или неокрашенным.

Гранулы полипропилена

В настоящее время полипропилен может иметь молекулярную структуру трех основных типов: синдиотактическую, изотактическую и атактическую. Синдиотактическая и изотактическая структуры могут иметь различную степень совершенства пространственной регулярности. Стереоизомеры материала способны иметь различные физические, механические и химические свойства. Что касается атактического полипропилена, то это каучукоподобный материал, который отличается высокой текучестью, плотностью порядка 850 кг/м³, температурой плавления в районе 80 градусов Цельсия, а также отличной растворимостью в диэтиловом эфире.

Физико-механические свойства полипропилена выгодно отличаются от характеристик полиэтилена. Плотность полипропилена составляет всего 0,91 г/куб.см., что является минимальным показателем среди пластмасс. При этом материал обладает более высокой твердостью, он является стойким к истиранию, обладает более высокой термостойкостью. Полипропилен начинает размягчаться только при температуре выше 140 градусов Цельсия, а температура его плавления достигает 175 градусов. Полипропилен практически не подвержен коррозионному растрескиванию.

Среди прочих характеристик полипропилена можно выделить высокую чувствительность к кислороду и свету. Чувствительность может быть снижена благодаря введению соответствующих стабилизаторов. Поведение полипропилена во многом зависит от температуры и скорости приложения нагрузки. Значение показателей механических свойств полипропилена будет тем выше, чем ниже скорость растяжения материала. При высоких скоростях растяжения материала разрушающее напряжение будет существенно ниже предела текучести полипропилена при растяжении.

Особого внимания заслуживают химические свойства полипропилена. Материал, из которого изготавливаются хозяйственные сумки, обладает высокой химической стойкостью. Существенное влияние на него оказывают только сильные окислители. Даже концентрированная серная кислота и 30%-ная перекись водорода оказывают незначительное воздействие при комнатной температуре. К деструкции полимера приводит только продолжительный контакт с этими средами при температуре 60 градусов Цельсия.

Что касается органических растворителей, то при воздействии таковых на полипропилен при комнатной температуре наблюдается незначительное набухание материала. При температуре свыше 100 градусов Цельсия полипропилен растворяется в толуоле, бензоле и других ароматических углеводородах.

Химическая формула полипропилена

Полипропилен представляет собой водостойкий материал. Даже при длительном контакте с водой при комнатной температуре, например, на протяжении полугода, водопоглощение полипропилена не превышает 0,5%. При температуре 60 градусов Цельсия водопоглощение материала достигает всего 2%.

Что касается теплофизических свойств полипропилена, то температура плавления материала оказывается намного выше по сравнению с полиэтиленом. Следовательно, полипропилен обладает более высокой температурой плавления. Для чистого изотактического полипропилена она составляет 176 градусов Цельсия. Максимальная температура эксплуатации материала составляет 120-140 градусов Цельсия. Каждое изделие из полипропилена способно выдержать кипячение, а также может подвергаться паром без изменения механических свойств и формы.

Полипропилен обладает меньшей морозостойкостью по сравнению с полиэтиленом (другие упаковочные материалы для переезда). Температура его хрупкости находится в границах от -5 до -15 градусов Цельсия. Чтобы повысить морозостойкость, в макромолекулу изотактического полипропилена вводят звенья этилена.

Переработка материала подразумевает формование посредством методов экструзии, пневмо- и вакуумформования, а также инжекционного, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, компрессионного формования. В отдельных случаях применяется технология литья под давлением.

Полипропиленовые мешки

В настоящее время полипропилен применяется при производстве различных пленок, в том числе и упаковочных, тары, мешков, труб, предметов домашнего обихода, деталей технической аппаратуры, нетканых материалов. Полипропилен может выступать в качестве электроизоляционного материала, материала для обустройства шумо- и виброизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол»

________________

cpereezd.ru

Физико-механические свойства PP

Общие свойства полипропилена

В соответствии с DIN 8078, ч. 3, различаются следующие типы полипропилена: 
Тип 1:PP-H (гомополимер) 
Тип 2:PP-B (блок-сополимер) 
Тип 3:PP-R (не структурированный полимер)

В результате сополимеризации с этиленом полипропилен типа 2 и типа 3 приобрел специальные свойства, которые позволили улучшить технологичность процесса изготовления изделий (например, добиться более низкой усадки), а также более высокой твердости по сравнению с PP-H.

Физиологически не токсичен.

По своему составу материал полипропилен допускается к применению в пищевой промышленности (В соответствии с QNORM B 5014, Часть 1, BGA, KTW Руководящие принципы).

AGRU трубы, листы и круглые бруски производятся из PP-H начиная с середины семидесятых годов.
Фитинги производятся из PP-R начиная с конца семидесятых.
Оба типа были стабилизированы против высоких температур и являются лучшими материалами для производства напорных трубопроводных систем.

По сравнению с другими термопластиками типа PE-HD и PVC, PP показывает тепловую стабильность до 100°C
(кратковременно-разовую до 120°C для систем с меньшим давлением).

PP показывает хорошую ударную прочность по сравнению c PVC.

Ударная прочность зависит от температуры, увеличиваясь при повышении температуры, и уменьшаясь при понижении температуры.

Преимущества полипропилена:

• Малый удельный вес 0,91г/см3
• Высокое сопротивление пластической деформации
• Превосходное химическое сопротивление
• Пигментация двуокисью титана
• Высокое сопротивление старению за счет тепловой стабилизации
• Легко сваривается
• Превосходное сопротивление трению
• Гладкая внутренняя поверхность труб, поэтому никакие отложения и наросты не образуются
• Из-за малого фрикционного сопротивления меньше потерь давления по сравнению с металлами
• Не электропроводный, поэтому структура не изменяется при воздействии электричества
• Очень технологичен при изготовлении изделий
• PP имеет очень низкую теплопроводность, поэтому в большинстве случаев не требуется дополнительная теплоизоляция для теплопроводных трубных систем.

 

Поведение в радиоактивном излучении.

В общем случае РР не устойчив к длительному воздействию радиации высоких энергий. Устойчивость к кратковременному воздействию радиации высоких энергий обусловлена наличием пересекающихся связей молекулярной структуры. Но при длительном воздействии радиации эти связи разрываются и поэтому сопротивление материала радиации существенно уменьшается. Поэтому необходимо ограничить время воздействия радиации, и это время определяется экспериментально. При дозе радиации < 10 4 Рентген системы трубопровода из полипропилена могут применяться без существенного уменьшения сопротивления. 

 

Поведение в УФ-радиации.

Трубопроводы из серого полипропилена не устойчивы к УФ облучению, так что они должны быть соответственно защищены. Эффективную защиту против прямой солнечной радиации обеспечивает специальное AGRU-покрытие или изоляция. Кроме того, компенсировать повреждение поверхности можно соответствующим увеличением толщины стенки, поскольку повреждение происходит только на поверхности. Увеличение толщины стенки должно быть не менее 2 мм. Поскольку полипропилен обычно не содержит устойчивых цветовых пигментов, это может вызвать изменение цвета при длительном воздействии погодных факторов. Как альтернатива, может быть использован черный PE-HD, имеющий высокое температурное сопротивление. Конкретные условия применения должны быть согласованы с техническим отделом.

 

Общие свойства модифицированного РР

В соответствии с более высокими требованиями, предъявляемыми к конструкциям систем трубопроводов для химической промышленности, были разработаны новые типы полипропилена — пожаробезопасные (замедляющие горение) и электропроводные.
При движении потока жидкости или пыли в термопластических системах трубопроводов может возникать электростатический заряд. Для борьбы с этим были разработаны электропроводные типы полипропилена, которые позволяют осуществить заземление трубопровода.  Однако, при этом изменились некоторые механические, термические и химические свойства, поэтому варианты конкретного применения желательно согласовывать с нашим техническим отделом.

Физиологические свойства

Модифицированные типы РР (электропроводные и замедляющие горение) имеют в своем составе добавки, не соответствующие требованиям, предъявляемым к материалам, используемым в пищевой промышленности. Поэтому они не должны применяться для трубопроводов питьевой воды и в контакте с пищевыми продуктами.

Отличия от стандартных типов PP

PP-R, черный:

( Полипропилен-случайный-сополимер, черного цвета)
Существенное преимущество материала этого типа — высокая стойкость против УФ-облучения, которая не доступна серым PP. Однако, имеется незначительное уменьшение механической прочности.

PP-R, естественный:

(Полипропилен-случайный-сополимер, естественного цвета) Так как PP-R естественный не содержит никаких красящих добавок, он применяется главным образом для систем трубопроводов воды высокой чистоты. Однако, этот материал не стойкий к УФ-облучению.

PP-R и медь:

При прямом контакте с медью физические свойства PP-R ухудшаются, особенно в условиях высоких температур. Из-за ускоренного теплового окисления, старение материала при высокой температуре происходит быстрее.

PP-H-s:

(Полипропилен-гомополимер, замедляющий горение)
Из-за более высокой жесткости PP-H-s этот материал хорошо удовлетворяет требованиям для трубопроводов вентиляции, дегазации и дымоудаления. Однако, его нельзя использовать на открытом воздухе) из-за отсутствия УФ-стабилизации.

PP-R-el:

(Полипропилен-случайный-сополимер, электропроводный)
Этот материал используется, если требуется заземление системы трубопровода. Из-за высокого содержания углерода он имеет черный цвет, и поэтому — высокое УФ-сопрротивление, но показывает уменьшенную механическую прочность и малый модуль пластической деформации.

PP-R-s-el:
(Полипропилен-случайный-сополимер, электропроводный, замедляющий горение) Этот материал обладает положительными свойствами пожаробезопасных и электропроводных типов РР. Поэтому из-за соображений безопасности он применяется, главным образом, для транспортировки легких горючих сред и часто заменяет дорогую качественную сталь и ковкий чугун. Однако наблюдается уменьшенная механическая прочность PP-R-s-el, а также несколько измененное химическое сопротивление.

 

Таблица характеристик и свойств полипропилена

smp-agru.ru

Классификация полипропиленовых труб, их достоинства и недостатки

Полипропиленовые изделия, благодаря своим физико-химическим свойствам, прочно заняли свои позиции в промышленном и гражданском строительстве; области их применения постоянно расширяются. Их используют как при прокладке дренажных систем на больших сооружениях международного значения типа аэродромов, так и в обычных городских квартирах, в качестве трубопровода для технической и питьевой воды, а также горячего водоснабжения, отопления и канализации.

Область применения полипропиленовых труб

В связи со своими высокими техническими параметрами трубы могут применяться в различных системах, например:

• при транспортировке жидкостей, являющихся агрессивными и химически активными, потому что этот материал абсолютно инертен;
• для передачи сжатого газа, так как трубы поддерживают рабочее давление в 25 атм, которого вполне хватит для осуществления многих технологических процессов, применяемых пневматическую энергию;
• в системе орошения и полива;
• в системе подачи горячей и холодной воды.

Основные физико-механические свойства материала

Полипропилен представляет собой термопластичный синтетический неполярный полимер. Метод полимеризации с катализатором Циглера-Натта разработали в 1957, с тех пор стало возможно наладить промышленный выпуск продукта, имеющего изотактическое строение, отличающееся такими параметрами, как высоко прочность, теплостойкость, большая степень кристалличности.

Полипропилен — высоко стойкий материал к воздействию кислотных и щелочных составов, соляных растворов и другой неорганики. Он практически не поглощает жидкость, обладает отличными свойствами электрической изоляции в большом спектре температур.

На основе полипропилена можно получить широкую гамму модифицированных материалов от термопласта до высокопрочного пластика, экологически чистой продукции. Переработка и утилизация является технологичным процессом, что способствует постепенному вытеснению полипропиленом с мирового рынка изделий из других видов пластмасс.

Температура плавления полипропилена 164−170 °С; твердость по Бринеллю — 40−70 Мпа; морозостойкость 10−15 °С; разрушающее напряжение при растяжении — 25−40 °С, при изгибе — 70−80 °С.

Производство многих видов изделий, востребованных сегодня на рынке, изготавливается из листового полипропилена, производимого методом экструзии. Листы делятся на 2 класса. Это зависит от характеристик листа по цвету, гладкости и прочему. Из этих листов и производят трубопроводные системы, соединяя между собой различными методами, например сваркой.

Достоинства труб из полипропилена

• устойчивостью к коррозии;
• высокой стойкостью к биомеханическому агрессивному воздействию;
• высоким уровнем надежности;
• низким показателем шума и вибрации;
• низким коэффициентом гидравлического сопротивления;
• возможна разводка систем любой конфигурации, благодаря разнообразию фитингов, например, фитинги компрессионные для труб пнд;
• безопасностью для человеческого здоровья;
• возможность сэкономить тепло в трубах горячего водоснабжения на 10−20%;
• длительностью реальной эксплуатации, превышающей срок службы металлических аналогов в 3−4 раза.

Обзор видов полипропиленовых труб

Пропиленовые трубы делятся:

• на однослойные;
• многослойные.

Однослойные полипропиленовые трубы

Рассмотрев однослойные полипропиленовые трубы, увидим, что выделяются такие виды:

1. Труба РРН, изготавливающаяся из гомо пропилена и использующаяся для промышленных технологий, вентиляции и систем холодного водоснабжения.
2. Труба РРВ, изготовляемая из блок-сополимера полипропилена и используемая для изготовления фитингов и труб повышенной сопротивляемости к гидравлическим ударам и прочности; в напольных отопительных контурах; подаче холодной воды.
3. Труба РРR, изготавливаемая из рандом сополимера полипропилена, обладающего способностью ровно распределять нагрузку. Применяют такие трубы в водяных и напольных контурах обогрева, подаче горячей и холодной воды. На открытых участках такие трубы необходимо защищать от воздействия ультрафиолетового излучения.
4. Труба РРs, специальный трудновоспламеняемый полипропилен, с максимальной рабочей температурой в 95 °C.

На каждой трубе нанесена маркировка, по которой и определяется принадлежность её к тому или иному виду.

Многослойные полипропиленовые трубы

Многослойные полипропиленовые трубы повышают жесткость и уменьшают коэффициент температурного расширения.

Трубы, армированные алюминиевой фольгой, могут быть гладкими и перфорированными.

Перфорация трубы представляет собой сетку с небольшими отверстиями, в которые затекает полипропилен в процессе экструзии трубы, в результате получается надежное сцепление двух материалов.

Однако есть недостатки армирования фольгой:

• если фольга посредине трубы, то перед сваркой соединений она должна быть зачищена;
• в результате сварки к фитингу присоединяется только половина трубы, наружная часть;
• на сварочный аппарат понадобится специальная насадка;
• если фольга внутри трубы, то, по сути, труба окажется металлопластиковым аналогом с полипропиленовым покрытием, в этом случае не исключено касание транспортируемой среды с армированным слоем, что может привести к негативным последствиям.

В полипропиленовые трубы армированные стекловолокном добавляется краситель, чтобы их визуально выделить. Положительными моментами являются:

• отсутствие зачистки перед сваркой;
• увеличение степени жесткости, благодаря присутствию стекловолокна;
• коэффициент теплового расширения на 75% меньше неармированных аналогов;
• стенки являются монолитной конструкцией.

Чтобы разобраться в многообразии труб и их применения, надо ознакомиться с маркировкой на них. Маркировка P. N. 10 обозначает, что подаваемое рабочее давление в системе не может превышать 10 атм. Для подачи холодной воды используют трубы PN 10, срок службы которых — 50 лет.

Для подачи горячей и холодной воды используют маркировку PN 20, которые могут служить 25 лет.

Срок службы у труб PN 25, армированных алюминиевой сеткой не определен и может зависеть от условий работы — температуры носителя и гидравлического давления.

Стоимость полирпопиленовых труб зависит от того, армирована или нет, чем армирована, от диаметра сечения трубы и толщины его стенок, цена на европейскую продукцию отличается в сторону увеличения, но дешевле металлических аналогов. Цвет не влияет на технические параметры труб, они могут быть:

• зелеными;
• белыми;
• черными;
• серыми;
• с красной полоской.

Преимущества трубопроводных систем

1. Гарантию на срок службы полипропиленовых труб производители обозначили в 10 лет, тогда как реальный срок эксплуатации может быть более 50 лет.
2. Трубы не подвергают окружающую среду вредному воздействию со своей стороны, внутри в них не скапливается грязь, благодаря гладкости поверхности.
3. Все трубы и фитинги легко соединяются при помощи молекулярной сварки, образуя долговечное и надежное соединение.
4. Монтаж полипропиленовых труб прост, весят они в 9 раз меньше металлических аналогов, это снижает транспортные расходы.
5. Стоимость полипропиленовых труб невысокая по сравнению с другими материалами.
6. Соединение полипропиленовых труб в систему трубопровода происходит намного проще и дешевле, чем при установке металлических аналогов.
7. Вода сохраняется чистой в системе трубопровода, благодаря абсолютной не токсичности и инертности полипропилена.
8. Специальных знаний не потребуется при монтаже системы из полипропиленовых труб, благодаря технологии муфтовой сварки, обеспечивающей высокую герметичность соединения.
9. Поверхность труб не нуждается в последующей покраске, благодаря сохранению неизменности цвета на весь период эксплуатации.
10. Трубы обладают высоким уровнем звукопоглощения, поэтому не слышно продвижения воды в системе.
11. Трубы обладают низкой теплопроводностью, поэтому высокоэффективны в использовании в отопительной системе.

Согласно техническим параметрам полипропиленовых труб можно сделать однозначный вывод, что для холодного водоснабжения можно использовать трубы с маркировкой PN 10 и PN 16, а вот для горячего водоснабжения и отопительной системы надо использовать марки PN 20 или PN 25. Недостаток труб — его линейное расширение, то есть способность удлиняться при увеличении температуры, нужно компенсировать специальными приспособлениями и конструктивными элементами.

septik.guru

Описание и получение полипропилена

Промышленный выпуск полипропилена самой первой организовала итальянская фирма «Монтскатини» в конце 1957 г. В настоящее время большие промышленные мощности введены в строй во многих странах, в том числе и в России.

1. Сырье и получение полипропилена

Пропилен выделяют из газов крекинга нефти или нефтепродуктов. Создавая нужные условия крекинга, а именно: давление, температуру, продолжительность процесса и применяя требуемый катализатор, можно направить деструкцию углеводородов, входящих в состав нефти, в сторону образования преимущественно пропилена и этилена. Выделение из смеси пропилена и очистка его осуществляются методом глубокого охлажения.

Пропилен — это бесцветный горючий газ со слабым запахом. Молекулярная масса его 42,078, температура плавления — 185,25°С, температура кипения — 47,70^оС, температура самовоспламенения — 455°С, пределы взрываемости в смеси с воздухом — 2,0—11,1% (объемных). В газах крекинга нефти он содержится в количестве 5—18% (по массе). Пропилен весьма реакционноспособен и легко присоединяет по двойным связям разнообразные соединения.

В промышленности полипропилен получают полимеризацией пропилена в растворителе (бензине, гектане, пропане) при давлении 1—4 МПа (в зависимости от применяемого растворителя). Реакция идет при 70°С в присутствии каталитического комплекса AiRg + TiCI₃. Максимальная активность катализатора при молярном соотношении AiRg: TiCl₃>3 : 2. Степень кристалличности полипропилена зависит от размера частиц катализатора. Активность наиболее часто применяемого каталитического комплекса уменьшается в присутствии кислорода воздуха или следов влаги, поэтому полимеризацию производят в атмосфере азота, используя тщательно осушенные растворитель и пропилен.

В аппаратах 1 м² приготовляют катализатор. Компоненты катализатора дозируются насосами и попадают в заданном соотношении в полимеризатор, куда одновременно поступает и мономер. Тепло полимеризации отводят за счет охлаждения стенок реактора или охлаждающим змеевиком. Образующаяся суспензия полимера самотеком поступает в сборник, в котором находится спирт (высший) для прекращения полимеризации и разложения катализатора. Затем производят фильтрацию полимера и удаление остатков растворителя острым водяным паром. В силу малой плотности полипропилена он всплывает на поверхность воды. После отделения полипропилена от воды и сушки он подвергается окончательной просушке в потоке азота.

Метод производства изотактического полипропилена в присутствии окисно-хромовых катализаторов на алюмосиликате.

Большое внимание уделяют дальнейшему усовершенствованию процесса полимеризации. Так, в Англии был предложен метод полимеризации полипропилена в сжиженных низкокипящих углеводородах (в чистом пропилене, пропане или бутане). При этом упрощается очистка исходных углеводородов, отвод тепла полимеризации за счет теплоты испарения растворителя и появляется возможность, высоких скоростей полимеризации.
Ведутся работы в направлении уменьшения количества циркулирующих растворителей в процессе полимеризации. С этой целью предлагается проводить полимеризацию газообразного полипропилена под действием комплексных катализаторов: треххлористого титана + триэтилаллюминия, нанесенных на частицы порошкообразного полимера или при температурах выше температуры плавления полипропилена, когда образовавшийся полимер стекает с носителя катализатора.

2. Свойства и применение полипропилена

В зависимости от условий проведения процесса полимеризации пропилена получают полимеры с различной молекулярной структурой, которая и определяет их физико-механические свойства.

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°С, 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°С и лучшей стойкостью к действию химических реагентов. Стереоблокполимер полипропилена при исследовании с помощью рентгеновских лучей обнаруживает определенную кристалличность, которая не может быть такой же полной, как у чисто изотактических фракций, поскольку атактические участки вызывают нарушение в кристаллической решетке.

Полипропилен обладает ценными свойствами для его разностороннего использования в строительной технике. Основное влияние на свойства полипропилена и строительных изделий из него (труб, пластин, пленок) оказывает молекулярная и надмолекулярная структура в полимерной цепи.

Полипропилен характеризуется весьма сложной молекулярной структурой, так как помимо химического состава мономера, средней молекулярной массы и молекулярного распределения на его структуру большое влияние оказывает пространственное расположение боковых групп по отношению к главной цепи.

В техническом отношении наиболее важен и перспективен изотактический полипропилен. В зависимости от типа и соотношения присутствующих стереоизомеров свойства полипропилена изменяются в широком диапазоне. От молекулярной структуры полимеров зависит способность их переработки теми или иными методами, которые в свою очередь в значительной степени предопределяют свойства готовых изделий.

3.Краткое описание влияния основных структурных параметров на свойства полипропилена.

Молекулярная масса полипропилена колеблется в широких пределах— от 35 000 до 150 000. Полимеры с молекулярной массой ниже 35 000 обладают большей хрупкостью.

Различные физико-механические свойства полимера зависят от величины молекулярной массы по-разному. Так, при механических нагрузках, связанных с малыми деформациями или малыми скоростями, с изменением молекулярной массы (у полипропилена с низкой молекулярной массой) такие свойства полимера, как предел текучести, модуль упругости, изменяются незначительно. Показатели механических свойств полипропилена, связанные с большими деформациями, сильно зависят от молекулярной массы. Так, предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве, ударная вязкость с уменьшением молекулярной массы снижаются. На указанные свойства влияет также полидисперсность. Последнее объясняется тем, что при высоких деформациях ведущую роль начинают играть атактические аморфные области полимера. Чем больше концов макромолекулярных цепей будет находиться в этих областях, а их концентрация, естественно, возрастает с уменьшением длины макромолекул, тем быстрее осуществляется их взаимное ослабление, сдвиг или удаление друг от друга. Это происходит потому, что они связаны лишь межмолекулярными связями, которые значительно слабее, чем химические связи цепи или силы сцепления, действующие в кристаллических областях.

Механические свойства полипропилена зависят от его средней молекулярной массы, полидисперсности и содержания атактической фазы. Последнее определяется взвешиванием остатка полимера после экстракции кипящим н-гептаном, в котором растворяется атактический полимер. С уменьшением изотактической фазы, следовательно, с увеличением атактической механические свойства полипропилена ухудшаются.

Молекулярная масса обычно определяется вязкостью в растворах о-ксилола при 120°С. В качестве показателя молекулярной массы используется индекс расплава. Чем он ниже,
тем выше молекулярная масса полимера. Обычно полипропилен имеет индекс расплава 0,2—5,0 г/10 мин.

С повышением молекулярной массы механические показатели полипропилена улучшаются (предел текучести и предел прочности при растяжении). Ударная вязкость изотактического полипропилена не может быть определена при 20°С, так как этот полимер не разрушается в обычных температурных условиях. При более низких температурах, например, она имеет следующие величины: при —20°С ударная вязкость составляет 20—30 кДж/м²и при —80°С  13—17 кДж/м².

4.Теплофизические свойства.

Изотактический полипропилен резко отличается от атактического, причем не только в твердом виде, но и в расплаве. Удельная теплоемкость изотактического полипропилена возрастает линейно при температуре до 100°С, а при более высокой удельная теплоемкость резко возрастает, переходит через крутой максимум в область температуры плавления (166°С), а затем падает до относительно постоянной величины примерно 2,72 кДж/кг°С (для расплава). Кривая температурной зависимости удельной теплоемкости для атактического полипропилена имеет более сложную форму.

Вследствие неоднородности молекул и различных размеров кристаллитов температура плавления полипропилена изменяется от 160 до 175°С. При отсутствии механического воздействия изделия из полипропилена сохраняют форму при температуре 150°. На теплоемкость полипропилена оказывает большое влияние наличие примеси и контакт с некоторыми металлами, например медью или ее сплавами. Поэтому при устройстве полипропиленовых трубопроводов для горячего водоснабжения не следует применять фитинги, содержащие медные элементы.

Химическая стойкость полипропилена благодаря его парафиновой структуре весьма высока. При нормальной температуре изотактический полипропилен очень хорошо противостоит действию органических растворителей. Однако любое нарушение правильности структуры цепей, проявляющееся в уменьшении степени кристалличности полипропилена, вызывает снижение его стойкости к растворителям. Вследствие плохой растворимости полипропилена исключается возможность склеивания полипропиленовых деталей и получения пленок и защитных покрытий методом полива и нанесения растворов.

Для характеристики химической стойкости различных полимеров, в том числе полипропилена, имеются специальные таблицы, в которых указывается стойкость полимера к реагентам (растворителям, кислотам, щелочам, солям) при различных их концентрациях и температурах. Минеральные и растительные масла даже при длительном их воздействии адсорбируются полипропиленом в ничтожно малых количествах.

Все виды полипропилена не поглощают воду, за исключением ничтожной поверхности адсорбции.

Атмосферостойкость полипропилена в условиях воздействия солнечного света и повышенной температуры должна быть признана недостаточной, так как в этих условиях полипропилен подвергается деструкции со значительным снижением физико-механических свойств. В целях предотвращения деструкции полипропилена при его термической обработке (нагреве и окислении) и при эксплуатации изделий (пленок, труб) необходимо введение в полипропилен стабилизаторов. Особенно сильно изменяется нестабилизированный полипропилен при воздействии прямого солнечного света, в результате чего полимер и изделия из него становятся хрупкими.

Ультрафиолетовые лучи оказывают сильное окислительное действие, причем введение в полимер антиоксидантов дает ингибирующее действие лишь в течение короткого времени. Наиболее эффективно действуют на полипропилен ультрафиолетовые лучи с длинной волной (300—370 мкм), в результате чего полимер теряет механическую прочность.

На деструкцию полипропилена большое влияние оказывает температура— повышение ее на каждые 10°С почти вдвое ускоряет деструкцию. Хорошим стабилизатором для полипропилена является сажа — введение ее до 2% значительно снижает деструкцию: Для снижения окислительной деструкции полипропилена можно применять также ди(оксифинил) -сульфит в количестве 1—2%. Время хрупкости при 140 ^оС (время, по истечении которого происходит излом пленки из полипропилена при ее полном складывании) составляет 24—40 сут. Полипропилен с введением в него стабилизаторов устойчив от окисления и деструкции даже при нагревании в течение нескольких часов до 300°С.

В строительной технике полипропилен пока не нашел широкого применения, но должен быть отнесен к весьма перспективным материалам как в силу высоких технических свойств, так и ввиду многообразия методов его технологической переработки в изделия (экструзии, литья под давлением, выдувания, прессования и вакуум-формования). К недостаткам полипропилена как сырья для изготовления строительных материалов и изделий относится его плохая склеиваемость. Лишь при применении хлоропреновых клеев достигаются приемлемые результаты, хотя прочность места склеивания уступает прочности самого материала.

Сварка полипропиленовых изделий и материалов дает хорошие результаты и осуществляется горячей струей воздуха или азота, нагретого до 220°С.

Для повышения ударной вязкости строительных изделий следует применять полипропилен с нужным индексом расплава и совмещать его с синтетическими каучуками, полиизобутиленом и бутил-каучуком.

Из полипропилена изготовляют следующие виды изделий для строительной техники: трубы, пленки, листы, вентиляционные решетки и санитарно-техническое оборудование. Для изготовления труб методом экструзии наиболее пригодны полипропилены с высокой и средней степенью кристалличности, индекс расплава которых лежит в пределах от 0,5 до 3,0. Полипропиленовые трубы выпускают диаметром 25—150 мм. Они более прочны, чем трубы из полиэтилена, значительно более теплостойкие, но по морозостойкости уступают полиэтиленовым трубам. Для изготовления полипропиленовых труб может быть применен также метод центробежного литья. Полипропиленовые трубы применяют для горячего водоснабжения и для транспортировки «агрессивных» жидкостей. Пленки из полипропилена изготовляют экструзией с раздувом и вытяжкой. Они весьма прозрачны и прочны, обладают хорошей свариваемостью, малой водо-, паро- и газопроницаемостью. Применяют их для различных видов изоляции сооружений. Листы из пропилена изготовляют толщиной до 0,5 мм методом экструзии или прессованием. Применяют для изготовления различных емкостей в санитарной технике, вентиляторов, решеток и пр. Полипропилен можно применять для защитных покрытии металла путем распыления или погружения.

Аморфный полипропилен используют для изготовления строительных клеев, замазок, уплотняющих мастик и липких пленок.

plastichelper.ru