|
|
Продукция
Одним из известных современных материалов, получившим широкое распространение в народном хозяйстве, а также науке и медицине, является полипропилен – термопластичный синтетический неполярный полимер (класс полиолефинов). Полипропилен получают путем полимеризации пропилена с присутствием металлокомплексных катализаторов. Причем, технические параметры, которые необходимы для получения полипропилена, достаточно близки к параментрам, при которых производят полиэтилен низкого давления. От того, какой конкретно катализатор применяется, получается любой тип полимера или их смеси. Выпуск и продажа полипропилен-продукции осуществляется в форме гомополимеров и сополимеров, которые получают путем сополимеризации этилена и пропилена при низком и среднем давлениях в присутствии металлоорганических катализаторов. Предприятия химической промышленности выпускают полипропилен в виде гранул с насыпной плотностью 0,4-0,5 г/см3 стабилизированных, неокрашенных или окрашенных.
Маркировка
На российском рынке полипропилен обычно маркируется как ПП, но также встречаются и другие обозначения, такие как:
- РР (полипропилен),
- PP homopolymer (полипропилен гомополимер) и РР НО,
- HIPP (высокоизотактический полипропилен гомополимер),
- PP-XMOD (сшитый полипропилен),
- РР-Х,
- PP/Co или PPCP или PP block-copolymer или PP impact copolymer (полипропилен блок-сополимер, блок-сополимер пропилена и этилена),
- PPR (блок-сополимер пропилена и этилена со средним содержанием полиэтилена),
- PPМ (блок-сополимер пропилена и этилена с низким содержанием полиэтилена),
- PPH (блок-сополимер пропилена и этилена с очень высоким содержанием полиэтилена),
- PPU (блок-сополимер пропилена и этилена с высоким содержанием полиэтилена),
- PP/EP или PP-EPDM (смесь полипропилена и тройного сополимера этилена, пропилена и диена),
- PP random copolymer (статистический сополимер пропилена и этилена),
- EMPP (полипропилен, модифицированный каучуком),
- EPP (вспененный полипропилен),
- mРР (металлоценовый полипропилен).
Согласно правилам стандартизации российской федерации предприятия химической промышленности выпускают полипропилен и сополимеры пропилена в соответствии с ГОСТ 26996-86, условное обозначения которого состоят из наименования материала «полипропилен» или «сополимер», а также пяти цифр. Например, условное обозначение полипропилена марки 21020, стабилизированного по рецептуре 02, 1-го сорта будет выглядеть так: полипропилен 21020-02, сорт 1, ГОСТ 26996-86. Первая цифра (2 или 0) указывает, что процесс полимеризации выполняется при низком или среднем давлении соответственно на комплексных металлорганических катализаторах. Вторая цифра (1-полипропилен, 2-сополимер пропилена) обозначает вид материала. Последующие три цифры указывают десятикратный показатель текучести расплава. Затем через тире указывается номерной показатель рецептуры стабилизации, сорт и стандарт.
Отечественный полипропилен низкого давления согласно ГОСТ 26996-86 включает одиннадцать марок: 21003, 21007, 21012, 21015, 21020, 21030, 21060, 21100, 21130, 21180, 21230. Отечественный полипропилен среднего давления – четыре марки: : 01003, 01005, 01010, 01020. Сополимеры полипропилена низкого давления – три марки: 22007, 22015, 22030.
Предприятия-изготовители окрашенный полипропилен или сополимер в маркировке дополнительно указывают цвет и трехзначное число, которое указывает номер рецептуры окрашивания. Например, полипропилен марки 21030, стабилизированный по рецептуре 06 и окрашенный в красный цвет по рецептуре 105, 1-го сорта в условном обозначении будет выглядеть так: полипропилен 21030-06, красный, рец. 105, сорт 1, ГОСТ 26996-86.
Сегодня купить полипропилен можно и других марок, так как большинство предприятий-изготовителей работают согласно собственным разработанным ТУ.
Показатель текучести расплава (ПТР) можно найти, исходя из маркировки полипропилена, разделив число из 3 последних цифр в условном обозначении полипропилена на 10. При помощи показателя ПТР определяется наиболее подходящий способ переработки конкретного полипропилена. Если ПТР<1, то подходит процесс экструзии, при ПТР 2,5-4 – экструзия с раздувом, при ПТР 3 и более – литье под давлением.
Цена полипропилен-продукции устанавливается предприятием-изготовителем в зависимости от способа и сложности изготовления, а также свойств и назначения. На ежемесячных торгах цена полипропилен- сырья указывается без НДС и учета транспортных расходов. Найти полипропилен можно на официальных сайтах промышленных предприятий или на специализированных индустриальных интернет-сайтах, где представлен также прайс полипропилен-продукци предприятия-изготовителя.
Строение
Химическая формула пропилена С3Н6. Путем полимеризации пропилена образуется полипропилен - линейная молекула полипропилена, элементарные звенья которого состоят из связки –СН2–СН– и боковой метильной группой СН3, которая соединена с группой СН:
В зависимости от пространственного расположения относительно молекулярной цепи метильной группы различают:
- атактические полипропилены. Они характеризуются беспорядочным расположением метильных групп по обе стороны цепи. Атактические полипропилены имеют консистенцию от масло- до воскообразной формы;
- изотактические полипропилены. Такие полимеры характеризуются односторонним расположением всех метильных групп, т.е. группы расположены с одной стороны цепи. Изотактические полимеры на 20% тверже и на 50% жестче, чем атактические полипропилены. В промышленности изотактические полипропилены имеют наибольшее значение;
- синдиотактические полипропилены. Метильные группы в их макромолекулах расположены поочередно справа и слева от центральной цепи строго альтернативно. Такие полимеры более вязкие и прозрачные по сравнению с изотактическим полипропиленом;
- стереоблочные полипропилены. Полимерные цепи таких полимеров построены из чередующихся блоков атактического и изотактического строения.
Свойства
Полипропилен, являясь пластическим материалом, обладает отличными эксплуатационными свойствами: высокой ударопрочностью, износостойкостью, хорошей устойчивостью при многократных изгибах, отличными электроизоляционными свойствами, причем в широком диапазоне температур. Полипропилену свойственна низкая газо- и паропроницаемость, хорошая устойчивость к щелочам, кислотам, растительным и минеральным маслам при достаточно высоких температурах, устойчивость к растворам солей. Полипропилен не растворяется в органических красителях при комнатной температуре, но при повышенных температурах растворяется в сильнохлорированных и ароматических углеводородах.
К недостаткам полипропилена можно отнести чувствительность к солнечному свету и кислороду, а также слабую морозостойкость. Если в состав ввести стабилизаторы, то чувствительность понижается, а если в макромолекулу изотактического полипропилена ввести звенья этилена – качества морозостойкости значительно повысятся (например, при сополимеризации этилена и пропилена).
Стоит отметить, что полипропилен достаточно хорошо перерабатывается и смешивается с красителями. Он легко проходит процесс кристаллизации (до 75% кристалличности) и легко подвергается хлорированию. Практически все полипропиленовые изделия выдерживают кипячение, а, следовательно, могут стерилизоваться паром без утрачивания механических и физических свойств, а также без какого-либо изменения форм. Эксплуатация изделий из полипропилена может выполняться при максимальной температуре 120-140°C.
Свойства полипропилена в соответствии с ГОСТ 26996-86
1. Плотность – 900-910 кг/м3.
2. Водопоглощение – 0,01-0,03% за 24 ч.
3. Температура плавления – 160-168°С.
4. Температура хрупкости – (+5)-(-15)°С.
5. Насыпная плотность гранул – 440-520 кг/м3.
6. Линейная усадка в форме – 1,0-2,5%.
7. Теплостойкость при нагрузке 46 Н/см2 – 140-145°С.
8. Удельная теплоемкость при 20 °С – 1,93 кДж/кг°С.
9. Коэффициент линейного расширения (от 30 до 100 °С) – (1,1-1,8)•10-4 1/°.
10. Коэффициент теплопроводности – 0,16-0,22 Вт/м °С.
11. При растяжении разрушающее напряжение – 24,5-39.
12. Предел текучести при растяжении полипропилена низкого давления – 30-38.
13. Относительное удлинение при разрыве для марок 21003, 21007, 21012, 21015, 21020, 21030 – 200-1000%.
14. Твердость по Роквеллу – 50-70 α
15. Модуль упругости при изгибе – 1220-1670.
16. Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1018 Ом см.
17. Ударная вязкость по Изоду с надрезом при 0°С – 3-5 кДж/м2, при минус 20°С – 2-3 кДж/м2.
18. Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) – 100-110°С.
19. Электрическая прочность (при толщине образца 2 мм) при переменном напряжении для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не менее 25 кВ/мм.
20. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не более 5•10-4.
21. Диэлектрическая проницаемость при частоте 50 Гц для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не более 2,4.
22. Огнестойкость при толщине образца 0,8 мм – категория ПВ-2, при толщине образца 1,6 мм – категория ПВ-0.
23. Кислородный индекс – 25,5-27,5%.
Свойства сополимеров пропилена в соответствии с ГОСТ 26996-86
1. Плотность – 900 кг/м3.
2. Водопоглощение – 0,01-0,03% за 24 ч.
3. Температура плавления – 160-165°С.
4. Температура хрупкости – (-50)-(-60)°С.
5. Насыпная плотность гранул – 440-520 кг/м3.
6. Линейная усадка в форме – 1,5-1,9%.
7. Теплостойкость при нагрузке 46 Н/см2 – 120-140°С.
8. Удельная теплоемкость при 20°С – 1,93 кДж/кг °С.
9. Коэффициент линейного расширения (от 30 до 100°С) – (1,1-1,8)•10-4 1/°.
10. Коэффициент теплопроводности – 0,16-0,22 Вт/м °С.
11. Модуль упругости при изгибе – 980-1370.
12. Твердость по Роквеллу – 32-52 α.
13. Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1018 Ом см.
14. Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) – 100-110°С.
15. Огнестойкость при толщине образца 0,8 мм – категория ПВ-2, при толщине образца 1,6 мм – категория ПВ-0.
16. Кислородный индекс – 25,5-27,5%.
Производство
В химической промышленности процесс полимеризации полипропилена выполняется в основном в массе по координационно-ионному механизму. Полимеризация применяется также и в растворе (растворителем может быть гептан, низкооктановые фракции бензина), и псевдоожиженном слое. Катализаторами являются хлориды V или Ti с алюминийорганическими соединениями (чаще всего Аl(С2Н5)3 или ТiСl3 с Аl(С2Н5)2Сl). Полимеризацию в растворе осуществляют при давлении 0,5-1,0 МПа и температуре 70-80°С до содержания полипропилена в растворителе 300-400 г/л. Далее полипропилен отделяется на центрифуге, промывается чистым спиртом (или раствором воды и спирта, или пропиленоксидом) от остатков катализатора. Полученный порошкообразный полипропилен просушивают и смешивают со стабилизаторами и красителями, а затем гранулируют. В псевдоожиженном слое полимеризацию проводят при давлении 1,8-2,5 Мпа и температуре 70-80°С.
Кроме этого применяются титанмагниевые катализаторы на органических или неорганических носителях. Реакция в массе выполняется в среде жидкого мономера при давлении 2,7-3,0 МПа и температуре 70-80°С. Использование титанмагниевых катализаторов позволяет выпускать полипропилен в виде гранул.
В 1980-х гг. учеными-химиками были разработаны металлоценовые катализаторы, с помощью которых стало возможно управлять реакцией полимеризации по длине цепи. Это дало возможность получения разнообразных полипропиленов с различными эксплуатационными свойствами.
Предприятия отечественной химической промышленности выпускают полипропилен, соответствующий общероссийским стандартам, а также продукцию, разработанную по собственным ТУ. Так, широко известна продукция Московского нефтеперерабатывающего предприятия под маркировкой: Каплен 01003, Каплен 01007, Каплен 01030, Каплен 01060, Каплен 01130 и Каплен 01250.
Предприятие «Уфаоргсинтез» выпускает полипропилены под маркировкой: Бален 01031,Бален 01030, Бален 01130, Бален 01270, Бален 02003, Бален 02015, Бален 02035.
Томская нефтехимическая компания специализируется на производстве полипропилена марок: 21030, 21230, 21060, 21270; полипропиленом в пониженной мутностью: 21020 – ПМ1, 21030 – ПМ1, 21060 – ПМ, 121080 – ПМ1; полипропилен для изготовления одноразовых шприцев 21080-60 и полипропилены морозостойкие: МПП 15-06V, МПП 21015-Э10 и МПП 23007-Э10.
Украинское предприятие «Лисичанский НПЗ» - поставщики пропилен-продукции Липол A1-66Н D30G 21003, Липол A8-74KF30G21130, Липол A4-71KT30G2103 и Липол A10-76YZ30S21230.
Согласно маркировке понятно, что Томский завод осуществляет получение полипропилена при низком давлении (маркировка начинается на цифру 2), а Московский и Уфимский предприятия – при среднем (маркировка полипропилена начинается на цифру 0). Стоит отметить, что томская марка полипропилена 21030 и уфимский или московский полипропилен 01030 друг от друга существенно не отличаются и, более того, являются взаимозаменяемыми аналогами. Однако, если какое-либо предприятие наладило свой технологический процесс на какую-то одну марку полипропилена, то необходимо строго придерживаться только этой марки, иначе будут на выходе изменены химико-физические параметры готовой продукции. Поэтому следует учитывать при заказе материала марку полипропилена: если согласно технологическому процессу подходит больше томский полипропилен, но и надо купить полипропилен Томской нефтехимической компании требуемой маркировки.
Применение полипропилена
Превосходные эксплуатационные качества полипропилена сделали его одним из наиболее востребованных современных материалов, которые применяются во многих отраслях промышленности и сферых деятельности. В объемах мирового масштаба полипропилен занимает второе место (20,5%) по объемам выпуска после полиэтилена. Сегодня мы покупаем полипропилен очень часто, практически не задумываясь над тем, что это за материал. Полипропилен используют при изготовлении пленок, мебели, водопроводных и газопроводных напорных труб, листов и профилей, сантехнических изделий (труб, фитингов), технических изделий (бамперов и деталей кузова автомобилей) и товаров культурно-бытового назначения. Некоторые марки полипропилена соответствуют санитарно-гигиеническим нормам и имеют допуск для изготовления изделий медико-биологического назначения (одноразовых шприцов, наконечников для одноразовых иголок, пипеток) и упаковочного материала для пищевых продуктов. Поскольку полипропилен обладает пропускной способностью водяных паров, то его активно применяют для изготовления так называемой «противозапотевающей» упаковки для хлебобулочных изделий, зелени и различной бакалеи. Из полипропилена изготавливают пищевые контейнеры (в том числе тонкостенные), которые не деформируются в посудомоечных машинах. Кроме того, полипропилен применяют в качестве гидроизоляции в строительстве, в качестве волокна при изготовлении декоративных ковриков для плавательных бассейнов, душевых кабин, одноразовой посуды, ящиков, крышек для бутылок, предметов кухонной утвари, корпусных деталей оргтехники, бытовой техники, панелей приборов на автомобилях, футляров с гибкими петлями, бачков радиаторов, деталей, работающих на неоднократный изгиб.
В качестве упаковочного материала используют ориентированные и неориентированные полипропиленовые плёнки. Ориентированная плёнка применяется в качестве наружного защитного слоя в многослойных материалах. Ориентированный полипропилен применяют для упаковывания в тех случаях, когда требуется красивый внешний вид, а также для усадочных оберток. Для внутреннего термосвариваемого слоя используют неоринтированную плёнку. Полипропиленовая ориентированная плёнка обладает высокой механической прочностью (хорошая устойчивость к проколам), но плохо подвергается термической сварке. Поэтому, если предполагается полипропиленовую плёнку использовать в термостанках, то покупаем полипропилен неориентированный. Она широко применяется для упаковки текстильных товаров, когда необходима прозрачность упаковочного материала в сочетании с хорошей свариваемостью швов на различных упаковочных станках. Неориентированные полипропиленовые пленки активно применяют для упаковки медицинских изделий одно- и много разового использования. В пищевой промышленности покрытые и соэкструдированные пленки из полипропилена применяют для изготовления упаковки продуктов питания, очень чувствительных к водяным парам и кислороду: сухие завтраки, печенья, хрустящего картофеля-фри и т.д. В пленки из неориентированного полипропилена упаковывают кондитерские и табачные изделия.
Наряду с таким широким использованием полипропилена многие российские и зарубежные компании специализируются на приобретении полипропиленовых отходов и дальнейшей их переработкой и продажей, а также использованием вторичного полипропилена. Это составляет отдельный сегмент рынка – рециклинг. При вторичной переработке полипропилена используется технология экструдирования очищенных отходов с последующим дроблением и получением вторичного материала в виде гранул.
|
