Полипропилен: свойства и применение материала
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:
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
Химические характеристики
Основные технические характеристики и свойства полипропилена представлены в таблице.
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:
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.
Полипропилен
Полипропилен получают в промышленности путем полимеризации пропилена при помощи катализаторов Циглера-Натта или металлоценовыми катализаторами. Полимеризация происходит при давлении 10 атм. И температуре до 80 оС.
Способ производства полипропилен с помощью катализатора Циглера-Натта был изобретен в 1957 г. Благодаря изобретениям Циглера и Натта стало возможным производство изотактического полипропилена.
Доля производства полипропилена при помощи металлоценовых катализаторов в 2002 г. составила менее 0,5 % от общего мирового производства полипропилена, хотя прогнозируют, что к 2006 г. доля металлоценовых катализаторов возрастет до 8 %.
Решающее значение для свойств полимера имеет пространственное расположение боковых групп (СН3-) по отношению к главной цепи. Существуют изотактический, синдиотактический и атактический полипропилен. Основной и наиболее важной разновидностью является полипропилен с изотактической структурой. Изотактический полипропилен отличается большой степенью кристалличности, высокой прочностью, твердостью и теплостойкостью. Атактический полипропилен очень гибкий, мягкий и липкий продукт.
В промышленности получают полимер, состоящий в основном из макромолекул изотактического строения.
Полипропилен обладает высокой стойкостью к кислотам, щелочам, растворам солей и другим неорганическим агрессивным средам. При комнатной температуре не растворяется в органических жидкостях, при повышенных температурах набухает и растворяется в некоторых растворителях, например, в бензоле, четыреххлористом углероде, эфире.
Полипропилен имеет низкое влагопоглощение. Характеризуется хорошими электроизо-ляционными свойствами в широком диапазоне температур.
Полипропилен выпускается в виде окрашенных и неокрашенных гранул. Для окрашивания используют пигменты либо органические красители. Легкий кристаллизующийся материал. Различают гомополимер (изотактический полипропилен), блок-сополимер с этиленом (сополимер), а также статистический сополимер (random copolymer), металлоценовый полипропилен (mPP), сшитый полипропилен (PP-X, PP-XMOD).
Полипропилен имеет хорошие механические свойства. Гомополимер имеет повышенную жесткость, может быть прозрачен, но хрупок при низких температурах. Блок-сополимер имеет большую ударопрочность и может использоваться при низких температурах. Имеет низкую износостойкость. Легко перерабатывается. Прозрачность материала обеспечивается за счет введения структурообразователя (нуклеатора), а также использования специальных технологических приемов (понижение температуры формы).
Области применения полипропилена
Полимерные материалы, в число которых входит и полипропилен, находят широкое применение и обеспечивают эффективность развития экономики и повышение конкурентоспособности продукции в отраслях-потребителях за счет замены дорогостоящих материалов, снижения материалоемкости, формирования прогрессивных технологий переработки материалов, создания новых поколений техники.
Возможность получения широкой гаммы модифицированных материалов на основе полипропилена от смесевых термоэластопластов до высокомодульных высокопрочных пластиков, экологическая чистота продуктов, технологичность их переработки и утилизации способствуют тому, что полипропилен в последнее время вытесняет с мирового рынка пластмасс поливинилхлорид, АБС-пластики, ударопрочный полистирол. Полипропилен проник во все доминирующие отрасли экономики: электронику, электротехнику, машиностроение, автомобилестроение, приборостроение, транспорт, строительство и многие другие.
Полипропилен иногда называют «королем» пластмасс. Известно, что полипропилен не является самым популярным полимером, пропуская вперед в списке лидеров как минимум полиэтилен и поливинилхлорид. Однако на сегодняшний день по темпам роста производства полипропилен вне конкуренции. Сфера его применения стремительно расширяется. И это при том, что весь научный и технический потенциал этого полимера до сих пор не реализован.
Полипропилен в упаковке
Полипропиленовые пленки — один из самых популярных в мире упаковочных материалов. Характеристики полипропиленовых пленок близки к пленкам из полиэтилена. По многим параметрам полипропиленовые пленки превосходят пленки из других полимеров. В частности они более стойки к нагреванию и химическому воздействию. полипропиленовые пленки можно подвергать стерилизации при высоких температурах (свыше 100 ºС), что повышает их ценность для пищевой и фармацевтической отраслей.
Другое достоинство полипропиленовых пленок — прозрачность, гибкость, нетоксичность, легкая свариваемость. Существенным продвижением на рынке упаковки полипропиленовые пленки обязаны новшествам под названием «ориентация пленки». Ориентированные в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях полипропиленовые пленки начали производить сравнительно недавно, но без них уже не возможно представить себе современный рынок гибкой упаковки. Ориентация пленки повышает ее жесткость, прочность, прозрачность и свойства влагоизоляции. Например, прозрачность ориентированной пленки как минимум в 4 раза превышает прозрачность не ориентированной пленки. В тоже время по такому показателю как свариваемость не ориентированные пленки явно лучше, поэтому ориентированная стала основной в тех видах упаковки, где именно прозрачность играет решающую роль (например, в галантерее).
В последнее время полипропилен начинает потихоньку вытеснять полиэтилентерефталат и другие пластики в производстве бутылок различных емкостей и крышек для них. В мире все чаще встречаются бутылки из полипропилен с полипропиленовой пленкой вместо привычной этикеточной бумаги. Однако, в некоторых регионах мира этот процесс происходит крайне медленно, например, в Северной Америке. Также полипропилен все чаще используется в производстве других видов упаковки (тары, контейнеров). При этом полипропилен за счет большой прочности и химической стойкости теснит полистирол, за счет жесткости и глянцевитости — многие виды полиэтилена. Из-за высокой химической стойкости полипропилен широко применяется для плакирования емкостей, в которых хранятся и транспортируются так называемые агрессивные жидкости.
Полипропилен в волокнах
Существенные преимущества над другими полимерами полипропилен имеет в сфере производства волокон. Полипропиленовые волокна имеют относительно низкую стоимость. В среднем из 1 кг полипропилена получается больше волокон, чем из 1 кг любого другого полимера. При этом полипропиленовые волокна отличаются высокой прочностью и прекрасными эластичными свойствами. Еще одно достоинство волокон из полипропилена — высокая термостойкость. Единственным существенным недостатком этих волокон — уязвимость перед ультрафиолетовым излучением. Это, пожалуй, основной фактор, тормозящий начало повсеместного применения полипропиленовых-волокон в текстильной промышленности.
Полипропилен в машиностроении
Одним из свойств полипропилена является высокая износостойкость. Это обуславливает широкое применение полипропилена в машиностроении, автомобилестроении и строительстве. Из полипропилена производят делали различного оборудования (холодильников, пылесосов, вентиляторов), в автомобилестроении из полипропилена делают амортизаторы, блоки предохранителей, детали окон, сидений, бамперы и детали кузова автомобилей и т.д.
Полипропилен в электронике и электротехнике
Здесь из полипропилена производят изоляционные оболочки, катушки, ламповые патроны, детали выключателей, корпуса телевизоров, телефонных аппаратов, радиоприемников и т.д. С применением полипропилена в качестве изоляционного материала существует ряд трудностей, в этой области применения ПВХ пока является практически безальтернативным. А вот что касается производства пеноизоляции для коммуникационных проводов, то здесь полипропилен уже успешно конкурирует с полиэтиленом.
Полипропилен в медицине
Здесь самое востребованное качество полипропилена— устойчивость при высоких температурах. Это дает возможность продукции, сделанной из полипропилена, подвергаться горячей стерилизации в любых условиях. Благодаря этому из полипропилена производят ингаляторы и разовые шприцы. В производстве шприцов полипропилен в очередной раз обошел ПЭ и полистирол. Кроме того, шприцы часто упаковывают в пленку. И здесь также чаще применяется полипропилена.
Позиции полипропилена на рынке
Одной из причин стремительного роста потребления полипропилена является расширение сфер его применения за счет вытеснения других полимеров. В первую очередь это касается полистирола и ПВХ. Эти два полимера подвержены наибольшим нападкам со стороны экологически озабоченной части общественности, что соответствующим образом отражается на законодательных инициативах властей, особенно в Европе. Именно законодательства, преследующие эти виды полимеров по двум основным позициям – утилизация отходов и токсичность – заставляет многих производителей готовой пластиковой продукции все чаще обращаться к полипропилену, как к альтернативному материалу.
Полипропилен не токсичен и гораздо легче, чем большинство других пластиков, утилизируется. Законодательство в отношении к полипропилена гораздо более мягкое. В первую очередь это относится к главной сфере применения полипропилена – упаковке.
Полипропилен — что это такое: характеристики, описание и свойства
Стремительное развитие химической отрасли подарило множество новых материалов текстильной промышленности. Синтетические волокна применяют для изготовления различных полотен, в том числе технического назначения. Главным плюсом использования является стоимость сырья в отличие от натуральных компонентов, требующих специальных ресурсов и дополнительных трудозатрат.
Полипропилен, что это за материал и где применяется, полезно знать каждому обывателю. Важно заметить, что это одно из самых распространенных нетканых полотен, дешевых и популярных. Относится к группе синтетических полимеров.
Описание
Полипропилен — это многофункциональный материал, применяемый в производстве изделий технического назначения и в качестве обивки. Обозначается аббревиатурой РР.
Техническая ткань плотная на ощупь, в зависимости от вида имеет разную фактуру и плотность. Одним из примеров является полипропиленовое полотно, из которого изготавливают мешки для расфасовки сахара. Материал влагоустойчивый, способен выдерживать низкие температуры до — 70°С. Верхний предел плюсовых температур обозначен отметкой в + 60°С. При показаниях в + 160°С синтетическая нить плавится.
Модификации волокон, предназначенные для использования в текстильной промышленности, обладают упругостью и малым удельным весом (ПП не тонет в воде). Показатели износостойкости и механической прочности данных материалов средние и ниже. Текстиль устойчив к воздействию химических реагентов, но уязвим перед УФ — лучами.
Производство PP ткани
Нить полипропилена изготавливается путем экструдирования или литья с надувом расплавленного сырья (при температуре 100°С) с последующим охлаждением в воздушной камере и намоткой на бобины. На заключительном этапе волокна нарезают по заданным параметрам.
В процессе производства получают 2 вида синтетических нитей: филаментную (скрученную из сверхтонких волокон) и штапельную. Полотно ПП изготавливают путем склеивания или прессования (проходит через нагретые каландровые валки). В некоторых случаях применяются волокна непрерывной длины (например, при изготовлении спандоба).
Для изготовления обивочных тканей, автомобильных чехлов и ковров РР в чистом виде применяют редко. К волокнам полимера добавляют другие синтетические компоненты (полиэстер, полиамид и др.).
Состав и формула материала
Полипропиленовое волокно получают из нефтепродуктов путем каталитического или термического крекинга. Гранулы вещества производят способом полимеризации пропилена. Мономер извлекают из сырой нефти в газообразном состоянии, затем подвергают процессу цепной полимеризации в присутствии катализатора (титан-хлор-алюминий). Технология предусматривает определенные температурные условия (94 – 96°С) и давление в 30 атм.
Спустя 8 часов в результате полимеризации получают твердый пластичный материал в виде гранул. С помощью высокотемпературного воздействия получают пропиленовую смолу, смешивают ее с наполнителями, красителями, пластификаторами и стабилизаторами. Из полученного сырья после охлаждения производят гранулы или слитки.
Химическая формула полипропилена выглядит так: (C₃H₆)n или (nCH2=CH(CH3) → [-CH2-CH(CH3)-]n). Наиболее известными предприятиями, производящими РР являются Borealis, СИБУР, ExxonMobil Chemical, LyondellBasell, SABIC и др.
Характеристики
Чтобы разобраться в вопросе: РР материал, что это, необходимо изучить технические характеристики и описание основных свойств.
Свойства
Показатели
| Сторона | Двухлицевые полотна |
| Способы окрашивания | Гладкокрашеные однотонные |
| Производитель | Россия, КНР |
| Стандартизация | ГОСТ 26996 – 86 |
| Цена | Низкая |
Вреден ли полипропилен
Применение пропилена в различных обусловлено безопасностью материала. РР при правильном обращении, уходе и утилизации не представляет опасности для здоровья человека и окружающей среды.
Из ПП производят предметы гигиены, медицинского назначения и пластиковую посуду. Аллергические реакции, вызываемые полипропиленовыми полотнами, встречаются редко.
При нагревании вышеуказанного параметра и в процессе получения волокон сырье выделяет вредные вещества: фенолы, летучие фракции формальдегида, соли тяжелых металлов и др. Поэтому к производственным условиям предъявляют особые требования. В посуде из легкого пластика нельзя разогревать еду и использовать пищевые контейнеры РР для длительного хранения продуктов.
Чем ПВХ отличается от полипропилена
Нетканый полипропилен широко используется для разных хозяйственных нужд. Материал применяют в строительстве, медицине, в ковровом производстве. Его применяют в качестве добавок в бетонные смеси, для изготовления армирующей сетки. Используют как кровельный рулонный материал и изолятор (для оплетки кабельных элементов).
Альтернативным недорогим вариантом считается ПВХ. Благодаря добавочным компонентам (пластификаторы, стабилизаторы, наполнители) полипропилен по свойствам превосходит поливинилхлорид: обладает меньшим растяжением при нагреве и сжимаемостью при охлаждении, демонстрирует повышенную плотность и устойчивость к механическим повреждениям.
Производители синтетического нетканого полотна предлагает потребителям несколько видов ПП:
Все виды нетканого и тканного РР подлежат вторичному использованию. Главным недостатком полипропилена является неспособность к разложению в естественных условиях.
Применение
С середины прошлого столетия полипропиленовые волокна стали использовать в изготовлении полотен для пошива спортивной одежды и термобелья. В экстремальных условиях при пожарах и взрывах ткань начинала плавиться, и способствовала получению опасных для жизни ожогов. Поэтому от инновационной идеи пришлось отказаться. В настоящее время термобелье из РР используют редко. Его не рекомендуется носить длительное время.
Материал используют в разных сферах и производят из него такие вещи:
Рекомендации в уходе
Полипропиленовая ткань является материей технического назначения. Она не требует ухода. В некоторых случаях загрязнения при необходимости удаляю влажной мягкой губкой. Вещи одноразового использования выбрасывают после применения.
Важно помнить, что температура воды для обработки изделий из РР не должна превышать 60 градусов. Не рекомендуется применять отбеливающие средства.
Ткани это мое все! Я училась в Московском Государственном Текстильном институте имени А. Н. Косыгина, на кафедре материаловедения и товарной экспертизы. Работала на швейном производстве технологом и вот я в декрете, жду ребеночка:). Благодаря знакомству я стала автором статей о тканях и безумно этому рада! Надеюсь вам нравится мой труд!