Полипропилен кто изобрел


История изобретения полипропилена

Полипропилен был открыт относительно недавно, и с его изобретением связано другое эпохальное открытие в химии. А именно, в 1954 году два исследователя, немец Карл Циглер и итальянец Джулио Натта открыли катализаторы полимеризации, представляющие собой комплексные металлорганические соединения. Благодаря этому открытию стал возможным синтез не только полипропилена, но и других широко применяемых термопластов, эластомеров и синтетических резин, общий объем синтеза которых на сегодняшний день составляет более 100 млн тонн ежегодно. 

Этапы изобретения и внедрения полипропилена

  • Теоретическая возможность полимеризации пропилена была известна еще в начале ХХ века, после успешной полимеризации этилена. Однако несмотря на наличие теоретических предпосылок, реально осуществить синтез не удавалось. 
  • С изобретением катализатора Циглера – Натты в 1954 году начались многочисленные опыты по смешиванию металлорганических катализаторов, в ходе которых успешно прошли опыты по полимеризации большинства простейших углеводородов. 
  • Полипропилен выделился среди прочих синтезированных полимеров за счет своего необычно малого веса. Он оказался намного легче полиэтилена, и стал самым лёгким на тот момент термопластом. 
  • К 1956 году научные достижения итальянского химика приобрели практическое внедрение. В г. Ферраре, на заводе Montekatini была собрана полуэкспериментальная производственная установка, которая позволяла синтезировать несколько десятков килограммов РР в месяц. Этот объем быстро раскупался, так как сочетание легкости и прочности полимера впечатляли производителей.
  • До 1958 года объемы выпуска РР на Montekatini были увеличены почти в 10 раз. В то же время появилась первая марка этого сырья, - PR/56. Полипропилен начал уверенное распространение по Европе. 
  • В 1959 году на той же фабрике был налажен выпуск синтетического волокна из ПП, которое также быстро приобрело популярность за счет хороших технологических свойств, а также отличных тактильных и визуальных характеристик. 
  • До 1962 года производственные линии по синтезу данного полимера появились практически во всех высокоразвитых индустриальных странах, прежде всего – на фабриках США и Японии. В то же время начался процесс «размножения названий», так как каждая компания патентовала свое наименование РР. Одних только полипропиленовых волокон на рынке присутствовало более 5: найден, ультстре, геркулон и многие другие. 
  • В России материал начали изготавливать в 1965 году, и с тех пор стремительно наращивали объемы. Регулярно открываются новые производственные площадки, и процесс продолжается по сегодняшний день. 

Вытесняющий эффект полипропилена

РР стал достаточно грозным конкурентом многим другим полимерным материалам, прежде всего полиэтилену и ПЭТ. С момента своего изобретения он успел нарастить рыночную долю 26%, став вторым по популярности полимерным материалом в мире. Его выпускают под брендами бален, новолен, каплен, моплен, хостален и многими другими. Производственные технологии совершенствуются, а объемы выпуска растут. Потому вполне можно ожидать, что в ближайшие десятилетия мы станем свидетелями полного доминирования РР на мировом рынке полимеров.

unitreid-group.com

Полипропилен: полная информация о материале

Отметим также и всё возрастающую роль полипропилена в области производства полимерных волокон: и здесь важнейшим фактором является то, что волокна из этого материала получаются дешевле по себестоимости, чем из любого другого. И при столь низкой стоимости потребитель получает ещё и очень прочные и эластичные волокна, которые, к тому же, более термоустойчивы, чем, например, полиэтиленовые. Тем не менее заметим, что у полипропиленовых волокон всё же есть один минус — они не слишком устойчивы к УФ-излучению, что не позволяет их использовать для производства, например, текстильной продукции, хотя сейчас и ведутся исследования на предмет использования различных стабилизирующих добавок.

Также полипропилен активно используется в машиностроительной, автомобилестроительной отраслях, в строительной сфере, в электронной и электротехнической промышленности, а также в области медицины. Всё возрастающий процент полипропиленовых изделий в таких сферах, как производство различной техники и автомобилей, а также в строительстве, обусловливается тем, что материалу свойственна завидная износоустойчивость. Именно поэтому полипропилен активно используется в производстве холодильных установок, а также бытовой техники и автомобилей (например, уже не редкость встретить полипропиленовые сиденья или бамперы — и прочность материала это позволяет). Что касается электротехнической отрасли, то одно лишь перечисление продукции из полипропилена для этой сферы займёт немало места. Так, из полипропилена изготавливают различные детали для телевизионной техники, телефонов, музыкального оборудования, также становится очень популярна и полипропиленовая изоляция (так называемая пеноизоляция), хотя пока ещё ведущее место здесь занимают поливинилхлорид (PVC или ПВХ) и сшитый полиэтилен (PEX).

Ну а если говорить о медицинской отрасли, то в этой сфере полипропилен ценится за свою термостойкость, ведь медицинские изделия необходимо стерилизовать при высоких температурах, и далеко не всякий пластик это позволяет. На данный момент наибольшее распространение получили ингаляторы и одноразовые шприцы из полипропилена, где ПП уже оставил далеко позади полиэтилен и полистирол. Кроме того, в медицине, как и в пищевой отрасли очень распространена полипропиленовая плёнка — и тоже за свою высокую термостойкость. Осталось добавить, что полипропилен всё более широко используется и в бытовой сфере (например, производство мебели, ковров, посуды и т. д.), а также в строительстве (например, производство строительной монтажной пены и, конечно же, производство труб, о котором мы ещё будем говорить — и весьма детально). Ну а теперь более подробно поговорим о тех свойствах, которые помогли полипропилену так быстро завоевать мир.

nomitech.ru

Полипропилен - это... Что такое Полипропилен?

Полипропилен (ПП) — это термопластичный полимер пропилена (пропена).

Получение

Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов Циглера—Натта (например, смесь TiCl4 и AlR3):

nCh3=CH(Ch4) → [-Ch3-CH(Ch4)-]n

Параметры, необходимые для получения полипропилена близки к тем, при которых получают полиэтилен низкого давления. При этом, в зависимости от конкретного катализатора, может получаться любой тип полимера или их смеси.

Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4—0,5 г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным.

Молекулярное строение

По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и атактический. 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. Изотактический и синдиотактический образуются случайным образом;

Физико-механические свойства

В отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,91 г/см3, что является наименьшим значением вообще для всех пластмасс), более твёрдый (стоек к истиранию), более термостойкий (начинает размягчаться при 140 °C, температура плавления 175 °C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов).

Поведение полипропилена при растяжении ещё в большей степени, чем полиэтилена, зависит от скорости приложения нагрузки и от температуры. Чем ниже скорость растяжения полипропилена, тем выше значение показателей механических свойств. При высоких скоростях растяжения разрушающее напряжение при растяжении полипропилена значительно ниже его предела текучести при растяжении.

Показатели основных физико-механических свойств полипропилена приведены в таблице:

Физико-механические свойства полипропилена
Плотность, г/см3 0,90—0,91
Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/см² 250—400
Относительное удлинение при разрыве, % 200—800
Модуль упругости при изгибе, кгс 6700—11900
Предел текучести при растяжении, кгс/см² 250—350
Относительно удлинение при пределе текучести, % 10—20
Ударная вязкость с надрезом, кгс·см/см2 33—80
Твердость по Бринеллю, кгс/мм2 6,0—6,5

Физико-механические свойства полипропилена разных марок приведены в таблице:

Физико-механические свойства полипропилена различных марок Показатели / марка 01П10/002 02П10/003 03П10/005 04П10/010 05П10/020 06П10/040 07П10/080 08П10/080 09П10/200
Насыпная плотность, кг/л, не менее 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47
Показатель текучести расплава, г/10 мин ≤0 0,2—0,4 0,4—0,7 0,7—1,2 1,2—3,5 3—6 5—15 5—15 15—25
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 600 500 400 300 300 - - - -
Предел текучести при разрыве, кгс/см², не менее 260 280 270 260 260 - - - -
Стойкость к растрескиванию, ч, не менее 400 400 400 400 400 - - - -
Характеристическая вязкость в декалине при 135 °C, 100 мл/г - - - - - 2,0—2,4 1,5—2,0 1,5—2,0 0,5—15
Содержание изотактической фракции, не менее - - - - - 95 93 95 93
Содержание атактической фракции, не более - - - - - 1,0 1,0 1,0 1,0
Морозостойкость, °C, не ниже -5 -5 -5 - - - - - -

Химические свойства

Полипропилен химически стойкий материал. Заметное воздействие на него оказывают только сильные окислители — хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены, олеум. Концентрированная 58%-ная серная кислота и 30%-ная перекись водорода при комнатной температуре действуют незначительно. Продолжительный контакт с этими реагентами при 60 °C и выше приводит к деструкции полипропилена.

В органических растворителях полипропилен при комнатной температуре незначительно набухает. Выше 100 °C он растворяется в ароматических углеводородах, таких, как бензол, толуол. Данные о стойкости полипропилена к воздействию некоторых химических реагентов приведены в таблице.

Химическая стойкость полипропилена Среда Температура, °C Изменение массы, % Примечание
Продолжительность выдержки образца в среде реагента 7 суток
Азотная кислота, 50%-ная 70 -0,1 Образец растрескивается
Натр едкий, 40%-ный 70 Незначительное  
90
Соляная кислота, конц. 70 +0,3  
90 +0,5
Продолжительность выдержки образца в среде реагента 30 суток
Азотная кислота, 94%-ная 20 -0,2 Образец хрупкий
Ацетон 20 +2,0  
Бензин 20 +13,2
Бензол 20 +12,5
Едкий натр, 40%-ный 20 Незначительное
Минеральное масло 20 +0,3
Оливковое масло 20 +0,1
Серная кислота,80%-ная 20 Незначительное Слабое окрашивание
Серная кислота,98%-ная 20 >>  
Соляная кислота, конц. 20 +0,2
Трансформаторное масло 20 +0,2

Вследствие наличия третичных углеродных атомов полипропилен более чувствителен к действию кислорода, особенно при воздействии ультрафиолета и повышенных температурах. Этим и объясняется значительно большая склонность полипропилена к старению по сравнению с полиэтиленом. Старение полипропилена протекает с более высокими скоростями и сопровождается резким ухудшением его механических свойств. Поэтому полипропилен применяется только в стабилизированном виде. Стабилизаторы предохраняют полипропилен от разрушения как в процессе переработки, так и во время эксплуатации. Полипропилен меньше, чем полиэтилен подвержен растрескиванию под воздействием агрессивных сред. Он успешно выдерживает стандартные испытания на растрескивание под напряжением, проводимые в самых разнообразных средах. Стойкость к растрескиванию в 20%-ном водном растворе эмульгатора ОП-7 при 50 °C для полипропилена с показателем текучести расплава 0,5—2,0 г/10 мин, находящегося в напряженном состоянии, более 2000 ч.

Полипропилен — водостойкий материал. Даже после длительного контакта с водой в течение 6 месяцев (при комнатной температуре) водопоглощение полипропилена составляет менее 0,5 %, а при 60ºС — менее 2 %.

Теплофизические свойства

Полипропилен имеет более высокую температуру плавления, чем полиэтилен, и соответственно более высокую температуру разложения. Чистый изотактический полипропилен плавится при 176 °C. Максимальная температура эксплуатации полипропилена 120—140ºС. Все изделия из полипропилена выдерживают кипячение, и могут подвергаться стерилизации паром без какого-либо изменения их формы или механических свойств.

Превосходя полиэтилен по теплостойкости, полипропилен уступает ему по морозостойкости. Его температура хрупкости (морозостойкости) колеблется от −5 до −15ºС. Морозостойкость можно повысить введением в макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена (например, при сополимеризации пропилена с этиленом).

Показатели основных теплофизических свойств полипропилена приведены в таблице:

Теплофизические свойства полипропилена
Температура плавления, °C 160—170
Теплостойкость по методу НИИПП, °C 160
Удельная теплоёмкость (от 20 до 60ºС), кал/(г·°C) 0,46
Термический коэффициент линейного расширения (от 20 до 100 °C), 1/°C 1,1·10−4
Температура хрупкости, °C От −5 до −15

Электрические свойства

Показатели электрических свойств полипропилена приведены в таблице:

Переработка

Основные способы переработки — формование методами экструзии, вакуум- и пневмоформования, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, инжекционного, компрессионного формования, литье под давлением.

Применение

Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), мешков, тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода, нетканых материалов и др.; электроизоляционный материал, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол». При сополимеризации пропилена с этиленом получают некристаллизующиеся сополимеры, которые проявляют свойства каучука, отличающиеся повышенной химической стойкостью и сопротивлением старению. Для вибро- и теплоизоляции также широко применяется пенополипропилен (ППП). Близок по характеристикам к пенополиэтилену. Также встречаются декоративные экструзионные профили из ППП, заменяющие пенополистирол. Атактический полипропилен используют для изготовления строительных клеев, замазок, уплотняющих мастик, дорожных покрытий и липких пленок.

Ссылки

  • ГОСТ 26996-86. Полипропилен и сополимеры пропилена.

Книги по полипропилену

  • Перепёлкин В.П. Полипропилен, его свойства и методы переработки. – Л.: ЛДНТП, 1963. – 256 c.
  • Кренцель Б.А., Л.Г. Сидорова. Полипропилен. Киев.: Техника,1964. – 89 с.
  • Коллектив авторов (И. Амрож и т.д.). Полипропилен. Перевод со словацкого В.А. Егорова по ред. В.И. Пилиповского и И.К. Ярцева. Л.: Химия, 1967. – 316 c.
  • Иванюков Д.В., М.Л. Фридман. Полипропилен. Москва.: Химия, 1974. – 270 с.
  • Handbook of Polypropylene and Polypropylene Composites / ed. H.G. Karian. – NewYork.: MarcelDekker Inc, 2003. – 740 p.
  • Polypropylene. An A to Z reference / ed. J. Karger-Kocsis. Kluwer, 1999. - 987 p.

dic.academic.ru

Полипропилен: свойства, виды, сфера применения

Полипропилен – это продукт химического производства, термопластичное синтетическое вещество, которое изготавливают методом полимеризации пропена (пропилена). Выпускается в виде порошкообразных окрашенных или неокрашенных гранул, относится к классу полиолефинов. Подлежит вторичной переработке и дальнейшему использованию.

В настоящее время на его основе производится широкий ассортимент высокотехнологичной продукции (изделия технического и народного назначения). Полипропилен нашел применение в:

  • электронике, электротехнике;
  • медицинской и строительной сфере;
  • автомобилестроении;
  • полиграфии;
  • мебельной промышленности;
  • приборостроении;
  • производстве упаковки, тары, пластиковой посуды и других областях.

Полипропилен: химические свойства, преимущества, недостатки

Наименование Показатели
 

Плотность полипропилена

 

0,90-0,92 (г/см3)

 

Теплопроводность полипропилена

0,00033 кал/сек (см×град)
 

Срок годности полипропилена

3 года
 

Удельный вес полипропилена

0,91 (г/см3)
 

Степень полимеризации полипропилена

Зависит от молекулярной массы вещества
Средняя относительная молекулярная масса полипропилена  

(75-300)•103

 

Удельная теплоемкость полипропилена

0,40-0,50 (кал/(г·°C))
 

Показатель текучести расплава полипропилена

 

≤0-15—25 (г/10 мин)

Коэффициент трения полипропилена 0,30-0,40 (µ) (по металлу)
 

Низшая теплота сгорания полипропилена

43,0 МДж/кг
 

Теплота сгорания полипропилена

46,5 МДж/кг
 

Коэффициент линейного расширения полипропилена

0,15 мм/мК
 

Диэлектрическая проницаемость полипропилена

2,2 (при 106 Гц)
 

Морозостойкость полипропилена

не ниже -5 (°C)

Синтетический пластик, помимо отличных электроизоляционных свойств, отличается такими преимуществами, как:

  • высокая прочность;
  • эластичность;
  • износоустойчивость;
  • паронепроницаемость (может подвергаться горячей стерилизации);
  • низкое влагопоглощение;
  • нетоксичность;
  • прозрачность;
  • легкость обработки.

Полипропилен имеет высокую химическую устойчивость к воздействию растворов солей, щелочей, кислот, растительных масел и других неорганических соединений. Легко кристаллизуется, перерабатывается, смешивается с красителями, поддается сварке. Изделия из полимерного пластика не меняют форму и эксплуатационные свойства под воздействием горячей воды и пара.

Недостатки полипропилена – низкая морозостойкость, чувствительность к ультрафиолету. При повышенной температуре может набухать в эфире, бензоле, четыреххлористом углероде. Технические качества пластика повышаются путем введения соответствующих стабилизаторов.

Важно: при контакте с медью синтетический материал образует сколы, трещины, при низких температурах повышается его хрупкость.

В зависимости от технологии производства полипропилен имеет разные физические свойства и область применения. Его подразделяют на:

  • атактический;
  • синдиотактический;
  • изотактический.

Атактический – высокотекучий полипропилен схожий с каучуком. Может принимать жидкую или воскообразную форму за счет мягкости, пластичности, высокой температуре плавления. Легко подается модификациям, взаимодействует с различными химическими веществами. Считается побочным продуктом (отходом), поэтому чаще всего утилизируется. За счет окисления обладает хорошими перспективами в сфере производства битумных, клеевых материалов, водостойких составов, антикоррозийных покрытий. Около 2% современных химических производителей занимаются его переработкой.

Продукция, выпускаемая из окисленного атактического ПП:

  • строительные мастики для аэродромов;
  • полимерно-минеральные композиции;
  • битумно-полимерные вяжущие материалы;
  • клей для липких лент;
  • антикоррозийные грунтовки, водостойкие составы, шпатлевки;
  • многофункциональные добавки к дизельному топливу, смазочным маслам;
  • составы для резиновых смесей.

Синдиотактический – представитель полимеров с высоким сопротивлением к изгибу, износоустойчивостью. Используется при изготовлении игрушек, потребительских, медицинских товаров. На его основе получают волокно. Требует добавления стабилизаторов, чувствителен к низкой температуре, дает небольшую усадку.

Изотактический – плотный, кристаллический материал с отличными механическими свойствами. Применяется при производстве строительных изделий, а также для холодного или горячего водоснабжения в качестве полимерных труб.

Готовые изделия из термопластичного пластика изготавливаются несколькими методами:

  • экструзия (канцелярские товары, упаковочные материалы, волокна, пленка, трубы);
  • выдув (косметические флаконы, фляжки, канистры, бочки, цистерны);
  • литье (фитинги, автозапчасти, бытовые изделия, пластиковая мебель);
  • вспенивание (изоляционные материалы);
  • ротоформование (септики, дорожные ограждения, детские игровые комплексы).

Где используется полипропилен?

Полимерный синтетический материал способен заменить дорогостоящие аналоги, позволяя уменьшить трудовые, материальные затраты. Поэтому его эффективно применяют в самых различных сферах.

Пищевая индустрия

При изготовлении пластиковых бутылок, посуды, крышек, пищевой пленки, упаковочных контейнеров (полимер обеспечивает низкий расход материала). Несмотря на то, что изделия имеют минимальную толщину, их форма остается прочной.

Искусственные нити

Из синтетического пластика получают прочные, термостойкие, эластичные волокна (из 1 кг вещества получают продукции больше, чем из такого же количества другого полимера). Недостатком специальных нитей считают их уязвимость перед ультрафиолетом. Введение модифицированных добавок позволяет повысить его химические свойства. Веревки, канаты, шпагаты эффективно применяются в области судостроения.

Машино и приборостроение

Высокая износостойкость материала обуславливает его широкое использование при производстве:

  • деталей для вентиляторов, систем охлаждения, пылесосов, холодильников;
  • блоков предохранителей;
  • амортизаторов;
  • фильтров;
  • баков для аккумуляторов;
  • уплотнителей кузовных деталей;
  • бамперов;
  • приборной панели;
  • напольных ковриков и пр.

Фармакология

Полипропилен успешно применяется в медицине – из него выпускают ингаляторы, шприцы и другие медицинские принадлежности, которые могут подвергаться паровой обработке (стерилизации):

  • пробирки;
  • бутылки для образцов и внутривенной инфузии;
  • ванночки;
  • чашки Петри;
  • контейнеры для таблеток;
  • элементы диагностических устройств.

Электроника

Термопластичный материал обеспечивает высокое качество:

  • изоляционных оболочек;
  • катушек;
  • телефонных аппаратов;
  • корпусов телевизоров, радиоприемников;
  • коммуникационных проводов.

Канализационные системы

  • днища шахт и резервуаров;
  • скребки;
  • трубы;
  • фитинги;
  • септики;
  • мобильные туалеты и пр.

Упаковка

Пленки из термопластичного полимера – популярный упаковочный материал с высокими эксплуатационными свойствами. Гибкие, прозрачные, легко свариваемые и нетоксичные пленки устойчивы к стерилизации и химическому воздействию, поэтому их ценность для медицинской и пищевой промышленности неоспорима.

Их используют в качестве мешков при фасовке фруктов, ягод, овощей, кондитерских и хлебобулочных изделий, сыпучих продуктов для транспортировки, хранения. Упаковка из ПП – удобна, вместительна, отличается малым весом.

Новшество в упаковочной индустрии – специально ориентированные пленки, которые обладают повышенными показателями прозрачности, жесткости, прочности и влагонепроницаемости. Глянцевая продукция успешно заменяет этикеточную бумагу.

Применение полипропилена в быту

  • пластиковая мебель;
  • ковры;
  • посуда;
  • клеенка;
  • игрушки;
  • ведра, тазы, горшки для цветов;
  • мыльницы;
  • ящики для овощей;
  • фляжки;
  • пакеты, мусорные мешки;
  • одноразовые подгузники и другие предметы домашнего обихода.

Современные производители останавливают выбор на ПП в качестве альтернативы другим материалам благодаря:

  • экологичности;
  • себестоимости;
  • легкости утилизации и повторной переработки.

Считается, что научный потенциал термопластичного синтетического вещества до конца не реализован.

Полипропилен: свойства, виды, сфера применения Ссылка на основную публикацию

oplenke.ru


Смотрите также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>