Характеристики и применение полипропилена. Большая энциклопедия нефти и газа
Опубликовано: 15.10.2018
– синтетический термопластичный неполярный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Продукт полимеризации пропилена. Твердое вещество белого цвета. Выпускается в форме гомополимера и сополимеров, получаемых сополимеризацией пропилена и этилена в присутствии металлоорганических катализаторов при низком и среднем давлениях.
Полипропилен является продуктом полимеризации пропилена, химическая формула которого С3Н6. В процессе полимеризации образуется линейная молекула полипропилена,элементарные звенья которого состоят из связки –СН2–СН– с боковой метильной группой СН3.
По характеру пространственного расположения метильной группы относительно молекулярной цепи различают:
Таблица 1. Метильные группы полипропилена.
| Метильные группы | Описание |
| Атактические полипропилены | характеризуются тем, что в них метильные группы расположены по обе стороны цепи совершенно неупорядоченно, такие полимеры имеют консистенцию от масло- до воскообразной |
| Синдиотактические полипропилены | в их полимерных цепях метильные группы расположены строго альтернативно – поочередно слева и справа от центральной цепи, синдиотактический полипропилен прозрачен и более вязок, чем изотактический |
| Стереоблочные полипропилены | их макромолекулы построены из чередующихся блоков изотактического и атактического строения |
| Изотактические полипропилены | в их макромолекулах все метильные группы расположены с одной стороны цепи, полимеры такого типа на 50% жестче и на 25% тверже, чем атактические полипропилены |
Для производства напорных полипропиленовых труб КРОСС используется изотактический полипропилен.
Изотактический полипропилен - это высокомолекулярный статический сополимер пропилена с этиленом, так же называемый полипропилен тип 3 или рандом -сополимер, PPR или PPRC . (Таблица 2)
Он был открыт как класс полимеров в 1954 году немецким химиком-органиком Карлом Циглером и итальянским химиком Джулио Натта, а в конце 1957 г. итальянская фирма «Монтскатини» самой первой организовала промышленный выпуск полипропилена.
Изотактический полипропилен – это жёсткий термопласт с высокой температурой плавления и отличной устойчивостью к растворителям. Его исключительные свойства нашли широкое применение в промышленности.
Изотактический полипропилен химически нейтрален, экологически чист, не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Он не образует вредных веществ при обработке и утилизации. Обладает наименьшим показателем плотности из всех пластмасс, всего 0,91 г/см 3 . Более того полипропилен обладает высокой твердостью (стоек к истиранию), большой термостойкостью (начинает размягчатся при 140 0 С,а плавится при 175 0 С) и неподвластен коррозии. (более подробно физические свойства полипропилена применяемого для производства напорных труб KРОСС приведены в Таблице 3.) Так же климатическая и химическая стойкость полипропилена: при высоких температурах - к щелочам, кислотам, растворам солей, растительным и минеральным маслам; при комнатной температуре - к органическим растворителям; имеет низкое влагопоглощение. Благодаря этим свойствам, все изделия из данного материала могут долго находиться в жидких агрессивных средах и совершенно неопасны при контакте с продуктами.
Именно благодаря обладанию столь уникальными свойствами мы выбрали Рандом сополимер PPRC для производства наших напорных труб и фитингов.
Таблица 2. Модификации полипропилена.
| Тип | Описание |
| Гомополимер полипропилена (тип 1) РРН | Полипропилен, у которого макромолекулы содержат одинаковые мономерные звенья. Это достаточно твердый полимер, имеющий при изгибе высокую прочность. Самый распространенный метод модификации гомополимера полипропилена - это придание ему антистатического свойства с помощью специальных антистатических добавок. Эти добавки не дают налипать пыли на изделия из данного материала. Благодаря же введению таких добавок, как нуклеаторы, гомополимер становится прозрачным, что позволяет значительно расширить ассортимент изделий, производимых из данного вида олипропилена. Типичный гомополимер полипропилена - целлюлоза. |
| Блок-сополимер пропилена с этиленом (сополимер) РРВ | Блок-сополимеры пропилена с этиленом производятся в виде, однородных по цвету, гранул. Они имеют: высокую ударную прочность (при низких температурах) и высокую эластичность; повышенную долговременную термическую стабильность; стойкость к термоокислительному разрушению во время производства и переработке полипропилена, а также при эксплуатации изделии из него. БС широко применяется при производстве товаров народного потребления - садовой и офисной мебели, одноразовой посуды, тонкостенных и промышленных контейнеров, упаковки для замороженных продуктов, игрушек, медицинских изделий. |
| Статистический сополимер полипропилена с этиленом (тип 3) рандом сополимер РРRC | Полипропилен молекулы которого собраны из молекул пропилена и этилена в беспорядочном их сочетании. Это значитетельно повышает в лучшую сторону такие свойства полипропилена как эластичность, вязкость, стойкость к температуре. Имеет кристаллическую структуру. Существует две разновидности статистического сополимера - прозрачный и непрозрачный. Прозрачный - используется для изготовления тонкостенного упаковочного материала для пищевых продуктов, пленок для ламинирования, листов. Непрозрачный - используется для производства труб и фитингов для систем горячего водоснабжения. |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИПРОПИЛЕНА
Таблица 3. Физические свойства полипропилена применяемого для производства напорных труб КРОСС
| Наименование показателя | Значение |
| Плотность, г/см 3 | 0,91-0,92 |
| Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/см 2 | 250-400 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 200-600 |
| Модуль упругости при изгибе, кгс/см 2 | 6700-11900 |
| Предел текучести при растяжении, кгс/см 2 | 250-300 |
| Относительное удлинение при пределе текучести, % | 10-20 |
| Ударная вязкость с надрезом, кгс см/см 2 | 33-80 |
| Твердость по Бринелю, кгс/мм 2 | 6,0-6,5 |
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ГОСТом 52134-2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления» установлены следующие характеристики для полимерных труб:
термопластичные материалы (термопласты): Группа полимерных материалов, которые при нагревании выше температуры плавления сохраняют способность перехода в вязкотекучее состояние. В настоящем стандарте сшитый полиэтилен отнесен к группе термопластов. средний наружный диаметр dcp мм: Частное отделения длины окружности трубы, измеренной по наружному диаметру в любом поперечном сечении, на число π (π = 3,142), округленное в большую сторону до 0,1 мм. номинальный наружный диаметр d, мм: Условный размер, принятый для классификации труб из термопластов и всех составляющих элементов систем трубопроводов, соответствующий минимальному допустимому значению среднего наружного диаметра трубы. номинальная толщина стенки е, мм: Условный размер, соответствующий минимальной допустимой толщине стенки трубы в любой точке ее поперечного сечения. Нижний доверительный предел прогнозируемой гидростатической прочности (Σlpl, МПа) – это величина, с размерностью напряжения, представляющая собой 97,5%-ный нижний доверительный предел прогнозируемой длительной гидростатической прочности при температуре Т и времени t. минимальная длительная прочность MRS, МПа: Характеристика материала трубы, численно равная напряжению в стенке, возникающему при действии постоянного внутреннего давления, которое труба способна выдержать при нижнем доверительном интервале 97,5 % в течение 50 лет при температуре 20 0 С, округленному по ГОСТ 8032 до ближайшего нижнего значения ряда R 10, если значение напряжения не более 10 МПа, или ряда R 20, если это значение более 10 МПа. расчетное напряжение ss, МПа: Допустимое напряжение в стенке трубы в течение 50 лет при температуре 20 0 С с учетом коэффициента запаса прочности С, определяемое по следующей формуле с последующим округлением по ГОСТ 8032 до ближайшего нижнего значения ряда R 10 если это значение не более 10 МПа, или ряда R 20, если оно более 10 МПа s = MRS/C, (1) где MRS – минимальная длительная прочность, МПа; С - коэффициент запаса прочности для РРН 1,6 ; для PPB, PPRC 1,25² коэффициент запаса прочности С: Безразмерная величина, имеющая значение большее единицы, учитывающая особенности эксплуатации трубопровода, а также его свойства, отличающиеся от учтенных при расчете MRS. серия труб S (номинальная): Безразмерная величина, определяемая как отношение расчетного напряжения ss к максимальному допустимому рабочему давлению PPMS. стандартное размерное отношение SDR: Безразмерная величина, численно равная отношению номинального наружного диаметра трубы d к номинальной толщине стенки е. Значения SDR и S связаны следующим соотношением: SDR = 2S+1, (2) где S – серия труб. максимальное допустимое рабочее давление PPMS, МПа: Максималь ное значение постоянного внутреннего давления воды в трубе при температуре 20 0 С в течение 50 лет, округленное по ГОСТ 8032 до ближайшего нижнего значения ряда R 10, если это значение не более 10 МПа, или ряда R 20, если оно более 10 МПа, связанное с серией труб S следующим уравнением: PPMS = ss/S, (3) где ss – расчетное напряжение; S - серия труб. номинальное давление PN, бар: Условная величина, применяемая для классификации труб из термопластов, численно равная максимальному допустимому рабочему давлению, выраженному в бар (1 бар = 0,1 МПа). максимальное рабочее давление при постоянной температуре МОР, МПа: Максимальное значение постоянного внутреннего давления воды в трубопроводе в течение срока службы 50 лет, определяемое по следующей формуле: MOP = 2MRSCt/(C(SDR-1)), (4) где MRS – минимальная длительная прочность, МПа; С – коэффициент запаса прочности; SDR – стандартное размерное отношение; Ct – коэффициент снижения максимального рабочего давления при температуре воды более 20 0 С. максимальное рабочее давление при переменном температурном режиме Р макс, МПа : максимальное давление воды в трубе при заданных условиях эксплуатации, определяемое по следующей формуле: Рмакс= s0/S, (5) где s0 – расчетное напряжение в стенке трубы, МПа, для заданного класса эксплуатации, определяемое по правилу Майнера (см. ГОСТ 52134-2003); S – серия труб. непрозрачность труб Н, %: Отношение светового потока, прошедшего через образец, к световому потоку источника, выраженное в процентах.Формула полипропилена представляет собой умноженную несколько раз формулу пропена. Это непредельный углеводород, который входит в ряд этиленов. Это вещество наркотического действия в виде горючего газа. Для получения полипропилена пропен необходимо нагреть и добавить катализаторы. Благодаря этому происходит расщепление связей между атомами и образование нового вещества.
Получение
Полипропилен получают из вещества, формула которого С3Н6. Это пропен или иначе - пропилен. Полипропилен получается в результате реакции полимеризации между пропеном и катализатором Циглера-Натта, включающих в себя атомы металлов.
Для прохождения реакции необходима температура около ста пятидесяти градусов по Цельсию, давление ниже двух мегапаскалей. Процесс полимеризации проходит по ионно-координационному механизму. Степень кристалличности получаемого продукта около восьмидесяти процентов. В зависимости от используемого катализатора можно получить разные полимеры.
Формула полипропилена - (С3Н6)*n. В промышленных масштабах он выпускается в виде белого порошка или мелких гранул.
Полипропилен: формула мономера
Существует три основных типа полипропиленов:
- изотактический; - синдиотактический; - атактический.Каждый из них отличается по химическим, физическим и механическим свойствам. Формула полипропилена одна и также, но из-за разной пространственной структуры получаются разные материалы. Так, например, атактический изомер имеет вид каучуковой субстанции, обладающей сильной текучестью. Температура плавления - восемьдесят градусов. Хорошо растворяется в эфирах. Изотактический полипропилен более упругий, плотный и имеет гораздо большую температуру плавления - сто семьдесят градусов. Он устойчивый к воздействию химически активных веществ. Изотактический и синдиотактический полимеры пропилена образуются случайным образом. Повлиять на химический процесс в этом плане нельзя.
Физические свойства
Формула полипропилена указывает на то, что он состоит из неограниченного количества молекул пропена. В отличие от ряда других веществ, например, полиэтилена, он обладает меньшей плотностью (самой низкой среди пластмасс), но при этом устойчив к механическому воздействию и термическому воздействию. Этот материал практически не подвержен коррозии, но при этом чувствителен к свету и наличию кислорода в окружающей среде.
Растяжимость полипропилена зависит от того, с какой скоростью производится действие и имеет ли место нагревание. Чем медленнее, тем лучше растяжение. Если же резко дернуть, то материл из текучего становится твердым и рвется или ломается.
Химические свойства
Полипропилен (формула - (С3Н6)n) достаточно стоек к химическому воздействию. Видимое повреждение ему способны нанести только очень сильные окислители, такие как хлорсульфоновая кислота или азотная кислота, растворы галогенов, олеум. Шестидесятипроцентная серная кислота и перекись водорода при двадцати градусах Цельсия не производят заметного воздействия. Положительная реакция с ними возможна только при повышении температуры до шестидесяти и более градусов. Результатом является разрушение материала.
В растворителях органического происхождения, при условии комнатной температуры, происходит набухание полипропилена. Если условия изменяются (повышение температуры до ста градусов по Цельсию), то ароматические углеводы (например, бензол или толуол) растворяют этот полимер.
Наличие третичных атомов углерода делает материал чувствительным к воздействию кислорода, особенно в комбинации с ультрафиолетом и высокими температурами. Поэтому при использовании его для внешних работ следует учитывать, что полипропилен «постареет» быстрее, чем тот же полиэтилен. Для того чтобы этого не происходило, используют стабилизаторы. Они усиливают кристаллическую структуру материала и не дают ему разрушаться под воздействием химических или физических факторов, делают более износостойким.
Полипропилен является стойким материалом. Уровень поглощения воды всего 0,5 процента, так что он может считаться водонепроницаемым.
Тепловые свойства
Влияет ли пространственная формула на свойства такого материала как полипропилен? Формула структурная представляет собой участок ароматической цепи, к которой во втором положении присоединен третичный углерод. Это обеспечивает высокий порог к воздействию температуры. Изотактический полипропилен начинается плавиться только при ста семидесяти градусах, поэтому инструкция по эксплуатации указывает, что температура не должна превышать сто сорок градусов. Любые вещи из этого материала можно кипятить и стерилизовать в автоклавах, так как они не изменяют свою форму и другие свойства.
Однако устойчивость к низким температурам у полипропилена не настолько выражена. Материал начинает крошиться, даже при незначительных заморозках (от пяти до пятнадцати градусов со знаком минус). Для того чтобы улучшить это качество, в молекулу полипропилена добавляют несколько атомов этилена.
Применение
Для того чтобы сделать изделия из полипропилена, используют методы экструзии, вакуумного и пневматического формирования, выдувание и компрессию, а также литье под давлением. Такое разнообразие дает возможность задействовать материал на разных видах производства и включать в состав многих продуктов.
Как правило, полипропилен используется для изготовления упаковочной пленки, мешков, любой тары (в том числе пищевой) и труб. Широкое применение этот материал нашел в строительстве. Его применяют для электро- и шумоизоляции, для укрепления перекрытий между этажами. Если полипропилен укреплен этиленом, то он проявляет свойства, присущие резине, то есть отличается стойкостью к воздействию химических веществ и меньше изнашивается.
В современной архитектуре в последнее время для декорирования фасадов зданий стали часто использовать пенополипропилен, который может заменить по качеству пенополистерол. Атактический вид полипропилена входит в состав замазок, клеев, мастик, липкой пленки и даже дорожного покрытия.
В мире на сегодняшний день полипропилен уже поднялся на второе место по объемам продаж и применения в разных областях. На первом месте полиэтилен, а замыкает тройку «призеров» поливинилхлорид (ПВХ). Но последний уже сдает свои позиции в пользу более успешных конкурентов.
Полипропилен – это твёрдое белое вещество, являющееся крайне стойким материалом. Его используют всё чаще, так как он финансово выгоднее других полимеров, легко утилизируется и поддаётся трансформации.
Его свойства варьируются в широких пределах и зависят от содержащейся в нём изотактической части, а также молекулярного веса.
В промышленности используется полипропилен с содержанием 80-98% изотактической части и молекулярным весом 80 000-200 000 г/моль.
Химическая формула полипропилена
Химические свойства полипропилена
Пропилен состоит из трёх атомов углерода. Когда происходит ступенчатая полимеризационная реакция, из пропилена образуется полимер, к цепочке которого присоединяются метиловые группы – полипропилен.
Происходит формирование нескольких видов полипропилена: синдиотактический, изотактический и аттактический. Отличаются они позиционированием в пространстве метиловых групп. В первом виде метиловые группы могут находиться с одной стороны полимерной цепи, во втором виде – с различных сторон, а в третьем они находятся в хаотичном порядке.
Полипропилен химически устойчив. На него могут воздействовать только сильнейшие окислители: азотная дымящая кислота, хлорсульфоновая кислота, олеум и галогены.
Это лёгкий полукристаллический и водостойкий материал, устойчивый к агрессивным средам.
В растворителях органического типа полипропилен в условиях комнатной температуры немного набухает. При температуре, свыше100ºC, он растворяется в ароматических углеводородах.
Физические свойства полипропилена
Плотность полипропилена – около 0,92 г/см3. Также он является наиболее твёрдым из всех видов пластика, у него большая устойчивость к истиранию.
Он термостойкий (размягчение материала происходит при температуре 140°C, а плавление – при 175°C). Отмечается хорошей тепло- и морозостойкостью.
Полипропилен защищён от коррозийного растрескивания, но чувствителен к свету и кислороду. Из-за подобного «отношения» к кислороду, этот материал склонен к старению. Чтобы понизить чувствительность, нужно ввести в материал стабилизаторы.
Механические свойства полипропилена
Полипропилен отличается хорошими механическими свойствами.
Его поведение во время растяжения зависит от температуры и скорости, с которой создаётся нагрузка. Чем ниже скорость растяжения, тем выше показатель механических свойств данного материала.
Полипропилен имеет высокую ударопрочность и низкую влагопоглощаемость. У него отличные электроизоляционные свойства почти при любой температуре.
В заключение
Полипропилен для производства обычно выпускают в виде гранул или в виде прутка.
Различают голополимер, блок-сополимер (с этиленом), статистический сополимер (random copolymer), металлоценовый полипропилен (mPP) и сшитый полипропилен (PP-X, PP-XMOD).
Структура и свойства
Полипропилен - это термопластичный синтетический неполярный полимер, который принадлежит к классу полиолефинов. Полипропилен (ПП) [-CH 2 -CH(CH 3)-] n является продуктом полимеризации пропилена C 3 H 6 . Его молекулярная структура была определена итальянским химиком Дж.Натта в 1954г., который открыл таким образом важнейший класс стереорегулярных полимеров. При этом метильные боковые группы CH 3 в цепях полипропилена могут располагаться как регулярно, так и произвольно. Именно пространственное расположение боковых групп (CH 3 -) по отношению к главной цепи в молекулах полипропилена имеет для свойств данного полимера решающее значение, обуславливая уникальность его химико-физических свойств.
В промышленных масштабах полипропилен получают посредством полимеризации пропилена C 3 H 6 с использованием металлоценовых катализаторов или катализаторов Циглера-Натта. Необходимыми условиями для осуществления полимеризации является наличие давления не менее 10 атм. и температуры до 80°C. Метод производства полипропилена с применением катализатора Циглера-Натта был разработан в 1957 году, благодаря чему стал возможным промышленный выпуск полипропилена, состоящего главным образом из макромолекул изотактической структуры. Помимо изотактического, существуют атактический и синдиотактический полипропилены. Однако основная и наиболее важная разновидность - это полипропилен, имеющий изотактическую молекулярную структуру, который отличается высокой твердостью, прочностью, теплостойкостью и значительной степенью кристалличности.
Полипропилен, обладая повышенной стойкостью к воздействию кислот, щелочей, растворов солей и других неорганических агрессивных сред, не растворяется в органических жидкостях при комнатной температуре. При повышенной же температуре он набухает и растворяется в бензоле, четыреххлористом углероде, эфире и некоторых других растворителях. Отличаясь низкой степенью влагопоглощения, полипропилен имеет хорошие электроизоляционные свойства в достаточно широком температурном диапазоне.
Полипропилен является легким кристаллизующимся материалом, который может производиться в виде гранул, как окрашенных, так и неокрашенных. Окрашивание осуществляют с использованием органических красителей либо пигментов. Различают такие основные виды полипропилена, как гомополимер, или собственно изотактический полипропилен, сшитый полипропилен (PP-X, PP-XMOD), металлоценовый полипропилен (mPP), блок-сополимер с этиленом, или сополимер, а также статистический сополимер (random copolymer).
Очень важным преимуществом изотактического полипропилена является наличие высоких механических свойств. Гомополимер, который может быть и прозрачным, характеризуется повышенной жесткостью, но при низких температурах весьма хрупок. Поэтому в условиях низких температур предпочтительнее использовать блок-сополимер, имеющий значительно большую ударопрочность. Прозрачность материала достигается сочетанием применения специальных технологических методик (пониженная температура формы и т.д.), а также введения структурообразователя (нуклеатора). Помимо вышепоименованных полезных свойств, полипропилен отличается прекрасной износостойкостью и легко подлежит вторичной переработке.
Основным исходным материалом для производства многих видов востребованной на рынке продукции, в частности, труб, упаковки, плавательных бассейнов и т.д., является «Поливуплен» - листовой полипропилен, производимый по технологии экструзии, или выдавливания, исходным сырьём для которого служат гомогенный полипропилен (РРН) или гранулат блочного сополимера полипропилен - этилен (РРС). Выпускают полипропиленовые листы главным образом в классе сварки 003 или 006 (материал класса сварки 003 применяется чаще всего для изготовления трубопроводных систем из пластика). Листы, в свою очередь, подразделяются на 2 эксплуатационных класса в зависимости от ровности, цвета, гладкости поверхности и ряда других параметров.
Экологическая безопасность
Важнейшим преимуществом листов «поливуплен» является их безопасность для здоровья, поскольку безопасны в экологическом отношении как исходные полимеры, применяемые для их изготовления, так и вспомогательные добавки. Наглядное тому свидетельство - официальное заключение о безопасности для здоровья полипропиленовых листов, подписанное 7 октября 1998 года главным санитарным врачом Чешской республики. При этом полипропиленовые листы в полной мере отвечают всем требованиям государственных экологических стандартов РФ.
Практическое применение
Полипропиленовые листы «Поливуплен» используют, в частности, для производства резервуаров, плавательных бассейнов, отстойников хранилищ, накопителей и других герметичных емкостей. При этом, проводя монтажные работы с применением полипропиленовых листов, необходимо учитывать ряд особых свойств, отличающих их от традиционных конструкционных материалов.
Листы из полипропилена легко подвергаются таким видам механической обработки, как резка, строгание, фрезерование, или обработке на тех же или подобных станках, что используют для обработки древесины.
Соединять полипропиленовые листы между собой можно с использованием нескольких основных методов.
а) Механическое соединение с использованием болтов или заклепок. Данный метод применяется достаточно широко, однако, поскольку полипропилен является материалом, склонным к линейному расширению, такое соединение не обеспечит полной водонепроницаемости и не будет очень прочным. Главное достоинство данного метода заключается в том, что соединение является разъёмным, что в некоторых случаях совершенно необходимо.
б) Склеивание. Этот метод тоже применяют довольно часто. Тем не менее, хотя полипропилен имеет высокую химическую стойкость, будучи способным вступать во взаимодействие со многими из растворимых клеев, склеиваемые соединения прочными можно назвать тоже с весьма большой натяжкой. Использовать в процессе работы с полипропиленом метод склеивания можно, лишь предварительно посоветовавшись со специалистами в данной области.
в) Сваривание. Данный способ соединения элементов конструкций из полипропилена наиболее надёжен и выгоден в экономическом отношении. В свою очередь, на практике наиболее часто применяют три основных способа сваривания.
Самую высокую результативность даёт полифузионная сварка, когда места будущих швов соединяемых элементов сначала предварительно разогревают до определенной температуры в течение определенного же периода времени, после чего прижимают друг другу с опять таки, строго определенным усилием. Технологический процесс полифузионной сварки достаточно сложен и применяется главным образом в условиях промышленного производства, однако прочность соединительного шва, достигая 80–90% прочности самого материала, значительно выше, чем в случае сварки иными способами. Способом полифузионной сварки можно соединять полипропиленовые листы какой угодно толщины.
Несколько менее прочен, но также достаточно надёжен шов, получаемый при помощи экструзионной сварки с применением ручного экструдера. Сущность экструзионной сварки заключается в нанесении в процессе сваривания на шов дополнительного материала в виде присадочной полипропиленовой проволоки, которая предварительно расплавляется в винтовом роторе ручного экструдера. Качество же самого шва, а значит, и прочность соединения, нередко страдает из-за того, что экструдер является ручным аппаратом, а потому строго соблюдение таких технологических тонкостей, как сварка с определенной скоростью под определенным давлением невозможно. Тем не менее, метод экструзионной сварки применяется при соединении листов, имеющих значительную толщину.
Наименьшую прочность имеет сварной шов, который образуется в процессе соединения листов посредством фена - пистолета с горячим воздухом. При данном способе сваривания нагревается как добавочный материал, так и места соединения самих деталей. Конструкции современных фенов пока недостаточно совершенны, вследствие чего поддерживать заданную температуру нагреваемого воздуха крайне сложно. При этом на изменение температуры влияет скорость сварки: негативных последствий не избежать как в случае слишком медленного сваривания (материал перегревается и деградирует), так и при чересчур высокой скорости (температура нагрева недостаточна, что влияет на прочность шва). Данный способ сварки применим лишь для соединения листов, толщина которых не превышает 0,6 см.
Коэффициенты прочности получаемых швов:
Способ полифузионной сварки: быстрый шов - 0,9; медленный шов - 0,8;
Способ экструзионной сварки: быстрый шов - 0,8; медленный шов - 0,6;
Способ сварки при помощи фена: быстрый шов - 0,8; медленный шов - 0,4.
Транспортирование и хранение
Листовой полипропилен транспортируют и хранят в специальных поддонах-паллетах. Для перевозки лучше использовать грузовой автомобиль с крытым кузовом либо контейнеры. При этом паллеты с уложенными в них транспортируемыми листами должны быть тщательно закреплены. Во избежание повреждения листов прочие способы их транспортировки не рекомендуются. Складировать полипропиленовые листы необходимо на ровных поверхностях, желательно в паллетах, обязательно прокладывая каждый лист слоем упаковочного материала. При этом листы, не стабилизированные от УФ-излучения, следует хранить в помещениях, защищенных от солнечного света.
Важнейшие физико-механические характеристики
Плотность (средняя) - 0,92 г/см 3
- Сопротивляемость на изгиб - мин. 25 МРа - Модуль упругости при растяжении - мин. 900 МРа - Модуль упругости при изгибе - мин. 800 МРа - Предел текучести при растяжении - мин. 21 МРа - Удельная ударная вязкость: при 23°C - мин. 40 кДж/м 2 ; при -30°C - мин. 5 кДж/м 2Cтраница 1
Температура плавления полипропилена колеблется в пределах 165 - 175 С, что в сочетании с достаточно высокими прочностными показателями и прекрасной химической стойкостью во многих агрессивных средах значительно расширяет возможности использования его в химической промышленности в качестве конструкционного и защитного материала.
| Зависимость температуры кристаллизации от времени образования зародышей в начальный момент (/ и при окончании (2 роста сферолитов в расплаве полипропилена при наличии сдвига (сплошная линия и в отсутствие сдвига (пунктир. |
Температура плавления полипропилена около 165 С, однако в обычных условиях кристаллизация происходит при температурах ниже 150 С. В рассматриваемом случае кристаллизация происходит при более высоких температурах и ориентации цепей полимера.
Вследствие неоднородности молекул и различных размеров кристаллитов температура плавления полипропилена изменяется от 160 до 175 С. На теплоемкость полипропилена оказывает большое влияние наличие примеси и контакт с некоторыми металлами, например медью или ее сплавами. Поэтому при устройстве полипропиленовых трубопроводов для горячего водоснабжения не следует применять фитинги, содержащие медные элементы.
Показано, что введение хлора вызывает повышение температуры плавления полипропилена.
| Зависимость свойств. |
В широком температурном интервале - между температурой стеклования полиизобутилена и температурой плавления полипропилена - смеси проявляют высокоэластические свойства.
Это небольшое изменение в химическом строении приводит к тому, что температура плавления полипропилена превышает на 30 - 50 С температуру плавления полиэтилена.
| Зависимость температуры плавления от количества хлора в полимере.| Зависимость характеристической вязкости от количества хлора в полимере. |
С этой целью предлагается проводить полимеризацию газообразного полипропилена под действием комплексных катализаторов: треххлористого титана триэтилалюминия, нанесенных на частицы порошкообразного полимера или при температурах выше температуры плавления полипропилена, когда образовавшийся полимер стекает с носителя катализатора.
Температура в шнеке на 80 - 100 С выше, чем в расплавопро-воде или на фильере, а температура, при которой происходит формование волокна, на 80 - 120 С превышает температуру плавления полипропилена. При недостаточно тщательной стабилизации полипропилена при формовании происходит термоокислительная деструкция полимера, причем интенсивность этого процесса тем больше, чем выше молекулярный вес исходного полимера.
Для рационального нагрева расплава выше температуры плавления полипропилена целесообразно выбирать большие расстояния между отверстиями фильеры, чем при формовании волокна из расплавов полиамидов или полиэфиров.
В тех же работах Флори делается предположение о том, что для полипропилена, у которого спиральная форма макромолекул, обнаруживаемая в кристаллическом состоянии, обладает большой внутренней стабильностью, силы межмолекулярного взаимодействия не играют определяющей роли в инициировании кристаллизационных процессов. При этом отмечается, что температура плавления полипропилена (169 С) очень высока по сравнению с температурой плавления полиэтилена (137 С), молекулы которого имеют строение плоского зигзага.
