Полипропилен материал что это такое
Полипропилен: что это за материал и где его используют
Содержание
Получение полипропилена
Впервые полимер удалось синтезировать в 1954 году. Это сделали двое ученых, специализирующихся в области органической химии: Карл Циглер (Германия) и Джулио Натта (Италия). В ходе предложенного процесса полимеризации удалось получить кристаллический полипропилен (формула (C3H6)n). Молекулярная структура нового вещества выглядит следующим образом:
Спустя всего 3 года после открытия компания Montecatini (Италия) уже производила новый полимер в промышленных объемах. Крупнейшими современными поставщиками являются крупные компании и корпорации ExxonMobil Chemical (США), SABIC (Саудовская Аравия), Borealis (Австрия), СИБУР (Россия), LyondellBasell (США) и некоторые другие.
Промышленный метод получения полипропилена заключается в полимеризации непредельного мономерного пропена с участием специальных веществ, выступающих в качества катализаторов:
Для улучшения эксплуатационных параметров полимера в его состав могут добавлять различные вещества и наполнители в виде небольшого количества талька, глины, а также добавок из карбоната кальция, углеродистых и стеклянных волокон (для армирования).
Факторы, определяющие стабильные темпы роста выпуска полипропиленовых материалов, заключаются в ряде их преимуществ перед другими традиционными конструкционными пластическими массами (а иногда и металлами):
Важным свойством полимера является его безопасность: он не оказывает негативного химического или токсического воздействия на организм человека.
Виды полипропилена
Существует две основные разновидности полимера, отличающиеся химическим составом, свойствами и областью применения:
Основные свойства полипропилена
| Показатель, единица измерения | Значение показателя | Примечание |
|---|---|---|
| Температура плавления полипропилена, °C | от 135 до 165 | Для гомополимера 160 – 165; для сополимера при 135 – 159. |
| Плотность материала, г/см3 | от 0,898 до 0,908 | Сополимеры 0,898 – 0,908; гомополимеры 0,904 – 0,908;. |
| Устойчивость к химическим соединениям | Да | Можно применять в кислотной среде (в концентрированном или разбавленном виде), при контакте со спиртами, альдегидами, кетонами, сложными эфирами, в среде алифатических углеводородов. Менее выраженная устойчивость в среде окислителей, ароматических и содержащих галоген углеводородов. Не подвержен растворению в жидкостях органического происхождения при нормальной температуре. |
| Горючесть | Поддерживает горение | |
| Водопроницаемость | Нет | |
| Водопоглощение | Низкое | |
| Проводимость электрического тока | Диэлектрик | Характеризуется хорошими электроизоляционными свойствами |
| Воздействие микроорганизмов (бактериальных, грибковых и других) | Низкая чувствительность |
Слабые стороны полипропилена, ограничивающие его применение в качестве конструкционного материала, проявляются в следующих свойствах:
Область применения
Определившись с тем, что такое полипропилен, ознакомившись с его видами и основными свойствами, перейдем к способам его использования.
Направления применения полимера характеризуют следующие цифры:
| Область применения | Удельный вес в объеме произведенного полипропилена в мире, % |
|---|---|
| Производство упаковки | 33 |
| Изготовление мебели | 14 |
| Автомобилестроение | 12 |
| Товары широкого спроса | 10 |
| Электроника | 9 |
| Строительство | 6 |
| Прочие области применения | 16 |
Производство упаковки
Высокие прочностные характеристики, оптическая привлекательность, надежные барьерные свойства, подходящее качество поверхностей и относительно низкая стоимость являются базовыми характеристиками, которые определяют широкое использование полимера для производства упаковочной продукции:
Полипропиленовые пленки нашли широкое применение и стали популярным упаковочным материалом благодаря своей прозрачности, гибкости, стойкости к нагреванию и легкости сваривания. Существуют так называемые «ориентированные» пленки с повышенной жесткостью, прочностью, влагоизоляционными свойствами.
Потребительские товары
Полипропиленовые элементы можно найти во множестве товаров широкого потребления:
Автомобилестроение
Благодаря небольшому удельному весу, хорошей устойчивости к агрессивным химическим соединениям, удачному сочетанию жесткости и ударной вязкости, полипропилен широко используют для производства деталей для автомобилей:
Медицина
Химическая и биологическая устойчивость дают возможность использовать PP пластик для медицины при производстве:
Использование в промышленных целях
Благодаря хорошему пределу прочности, коррозионной устойчивости и возможности эксплуатации в условиях повышенных температур, листовой полипропилен используют для изготовления:
Ткани и волокна
Из полипропилена получают прочные эластичные волокна с повышенной термостойкостью.
Электроника, электротехника
Нельзя не отметить множество изделий, используемых в электротехнике:
Методы обработки полипропилена
Одним из преимуществ полипропилена является возможность его промышленной обработки большинством существующих методов.
Самыми типичными и распространенными для этого материала являются технологии:
Литье
Экструзия
С применением этой технологии получают:
и другие изделия.
В ходе технологического процесса происходит сжатие расплавленного до температуры 200 – 300 °C полимера в соотношении 3 : 1 с помощью нагретого до 180 – 205 °C материального цилиндра.
Рециклинг
Полипропилен имеет широкие возможности вторичной переработки: он успешно выдерживает не менее 4 циклов производства и переработки.
В процессе рециклинга происходит новая полимеризация пропилена:
Из вторичного полимера получают:
Причем изделия можно получать как из 100 % вторичного ресурса, так и из смешанной с первичным полипропиленом массы.
Смотрите также по теме «Полипропилен: что это за материал и где его используют»:
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!
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.