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:

  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/см0,90 – 0,92
Массовая доля изотактической фракции, %95 – 98
Массовая доля атактической фракции, %2 – 5
Предел прочности при разрыве, кг/см2260 – 400
Относительное удлинение при разрыве, %200 – 700
Температура плавления, Сº160 – 170
Температура стеклования, Сº-10… - 20
Степень кристалличности, %50 – 75
Морозостойкость, Сº- 10 и ниже
Теплопроводность, кал/сек*см*град0,00033
Удельная теплоемкость, кал/г*град0,40 – 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.