Полипропиленовый пластик — это полукристаллический термопластичный полиолефин, полимеризуемый из пропиленового газа и продаваемый в виде гранул. Он является вторым по объёму крупнотоннажным термопластом, если марки полиэтилена считать одной семьёй.
Базовый полимер допущен для контакта с пищевыми продуктами в США согласно 21 CFR 177.1520. BPA является строительным блоком поликарбоната и эпоксидных покрытий консервных банок, тогда как полипропилен полимеризуется только из пропилена. Различие между двумя изделиями из ПП заключается в пакете добавок и переработке, которые определяет покупатель.
Полипропилену также присвоен код идентификации смолы 5.
Из чего сделан полипропиленовый пластик и как он производится
Полипропилен производится из одного мономера — пропилена, газа, получаемого при паровом крекинге нефтезаводского газа и каталитическом крекинге тяжёлой нефти, при этом дегидрирование пропана является третьим способом.
Почти весь коммерческий ПП полимеризуется на гетерогенных катализаторах Циглера — Натты. Металлоцены — это альтернатива с единичными центрами, обеспечивающая более точный контроль молекулярной массы, концевых групп и стереорегулярности.
Метильные группы могут принимать несколько пространственных расположений вдоль цепи, и только изотактическая форма, в которой все они находятся с одной стороны, продаётся в значительных количествах.
Смола выходит из реактора в виде порошка. Её гомогенизируют в двухшнековом экструдере, нарезают в гранулы под водой и смешивают по партиям перед отправкой.
Свойства полипропиленового пластика
Полипропилен является полужёстким: более жёсткий и твёрдый, чем полиэтилен, с более высокой температурой плавления, и более гибкий, чем АБС или нейлон — где он находится среди крупнотоннажных пластиков.
| Свойство | Типичное значение для гомополимера | Метод испытания |
|---|---|---|
| Плотность | 905 g/cm³ | ISO 1183 |
| Melting point | 160–165 °C | ISO 3146 |
| Модуль упругости при изгибе | 1 200–1 450 МПа | ISO 178 |
| Предел прочности при растяжении | 30–33 МПа | ISO 527-2 |
| Температура тепловой деформации | 100 °C при 0,45 МПа; 55 °C при 1,80 МПа | ISO 75-2 |
| Ударная вязкость по Шарпи с надрезом, 23 °C | 6 кДж/м² | ISO 179 |
| Показатель текучести расплава | 3 г/10 мин (марка общего назначения) | ISO 1133, 230 °C / 2,16 кг |
При 0,905 г/см³ полипропилен является самым лёгким из крупнотоннажных пластиков.
Рабочая температура намного ниже диапазона плавления. Нагруженная деталь из ПП непрерывно работает при температуре от 0 до 80 °C и достигает примерно 100 °C только там, где она не несёт значительной механической нагрузки.
Показатель текучести расплава — это большая часть того, что сообщает код марки ПП.
Два значения ПТР, полученные при разных нагрузках или температурах, никогда не должны стоять в одной колонке, и эти два стандарта также не являются взаимозаменяемыми — ASTM D1238 отмечает, что он и ISO 1133 рассматривают один и тот же предмет, но различаются по техническому содержанию. Проверьте, по какому стандарту был составлен сертификат анализа прежде чем ставить его рядом с техническим паспортом.
Каковы недостатки полипропилена
Недостатки полипропилена — это хрупкость при низких температурах, чувствительность к УФ, окисление, усадка при формовании и горючесть. Каждый из них требует стандартной коррекции — либо смены марки, либо пакета добавок, и ни один из них не требует другого полимера.
- Хрупкость при низких температурах: ударная вязкость по Шарпи с надрезом для гомополимера составляет 6 кДж/м² при 23 °C. Гетерофазный сополимер экструзионной марки всё ещё даёт 8 кДж/м² при −20 °C, но смотрите строку ударной вязкости при вашей собственной температуре.
- Чувствительность к УФ: непигментированный ПП обесцвечивается и теряет механические свойства на открытом воздухе. УФ-абсорберы, светостабилизаторы или технический углерод продлевают его срок службы.
- Окисление: третичный углерод на каждом втором атоме основной цепи — это место, где начинается термическая деградация. Каждая коммерческая марка содержит пакет антиоксидантов.
- Усадка при формовании и коробление: усадка высока для крупнотоннажного термопласта и зависит от направления. Нуклеация и минеральный наполнитель, обычно тальк или стекловолокно, являются стандартными корректирующими мерами.
- Горючесть: с предельным кислородным индексом около 17 ПП легко горит на воздухе. Существуют огнестойкие марки для применений, требующих классификации.
Три типа полипропилена
Три коммерческих типа — это гомополимер, статистический сополимер и ударопрочный (гетерофазный) сополимер. Они различаются по сомономеру — что подаётся в какой реактор.
| Тип | Что полимеризуется | Что это меняет | Куда это идёт |
|---|---|---|---|
| Гомополимер | Пропилен отдельно | Наивысшая жёсткость и температура плавления, слабая ударная вязкость ниже комнатной температуры | Рафийная лента, BOPP-плёнка, волокно, общее литьё под давлением |
| Статистический сополимер | Пропилен с 0,1–8 мол% этилена в одном реакторе | Остаётся однофазным, поэтому прозрачность повышается, а температура плавления падает; мягче | Прозрачные контейнеры, трубы для горячей и холодной воды |
| Ударопрочный сополимер | Сначала гомополимер, затем фаза этилен-пропиленового каучука в газофазном реакторе | Ударная вязкость при низкой температуре, за счёт жёсткости и прозрачности | Ящики, автомобильные детали, упаковка для холодного хранения |
PP, компаундированный после реактора с покупным эластомером, — это отдельный продукт на отдельном маршруте.
Для чего используется полипропиленовый пластик
Полипропилен перерабатывается на каждом товарном маршруте — литьё под давлением, плёнка, волокно, труба и лист — и каждый маршрут требует不同的 марки полипропилена, задаваемой сначала показателем текучести расплава, а затем по типу.
| Процесс переработки | Типичные продукты | Обычно указываемый тип |
|---|---|---|
| Литьё под давлением | Крышки с живыми шарнирами, тонкостенные контейнеры, ящики, автомобильные интерьерные и подкапотные детали | Гомополимер для тонкостенных изделий, ударопрочный сополимер для ящиков и автомобильных деталей |
| Плёнка | BOPP- и CPP-плёнка для упаковки и ламинирования | Гомополимер |
| Волокно и рафия | Тканые мешки и FIBC, спанбонд нетканые материалы, ковровая пряжа, канат | Гомополимер |
| Труба | Трубы для горячей и холодной воды системы, нормируемые по ISO 15874 | Статистический сополимер (PP-R) |
| Лист и термоформование | Гофрированный лист, изготовленные резервуары и воздуховоды, термоформованные горшки и стаканы | Марки листового гомополимера или сополимера |