Полипропилен – что это такое за материал, что из него делают, чем отличается от пластика

Основополагающей тенденцией в обозримом будущем, по мнению ученых, станет вторичная переработка вещества. Аналитики прогнозируют рост его общего выпуска примерно на 5-7% в год в зависимости от состояния экономики. Наибольшими перспективами развития при этом обладает Азиатско-Тихоокеанский регион – главным образом, Китай и Индия.

Обратите внимание: одним из немногих периодов, в течение которого темпы производства материала значительно замедлились, была пандемия коронавируса. Однако рынок быстро восстановился и сейчас стремительно набирает обороты.

Общее представление

Вещество представляет собой термопластичный полимер пропена — газа из класса алкенов, относящегося к непредельному углеводороду этилена. При стандартной формуле имеет поликристаллическую структуру. Как и любая пластмасса, может переходить в пластичное состояние при нагревании и соответственно твердеть при снижении температуры.

Пластик востребован благодаря универсальности своих качеств и общей долговечности, стойкости к климатической и химической агрессии. Он достаточно легкий и при этом прочный. Многое зависит от технологии полимеризации, применяемой при производстве ПП. В зависимости от нее он может получать различные свойства и визуально заметные текстуры.

В попытке объяснить что такое полипропилен простыми словами фото вещества применяют практически всегда. Оно имеет характерную структуру. В целом внешний вид материала во многом отличается от аналогов. Его выделяют и физические качества. Ключевые характеристики для потребителей — способность выдерживать значительные нагрузки при растяжении, оптимальная ударная вязкость и стойкость к усталости. Последнее качество означает, что полимер способен сохранять первозданную форму даже при постоянном механическом воздействии.

Изготовление

Изначально его производят в ходе химической реакции, предполагающей цепную полимеризацию газа пропилена. Она может проходить, например, в газофазных реакторах, в мессе или при суспензионном процессе. Первый вариант самый распространенный на данный момент. Причина в относительно невысокой себестоимости и эффективности применения соответствующего оборудования.

Если рассматривать процесс совокупно с позиции химии и технологии, то при газофазной полимеризации газ проходит через слой с твердым катализатором. В результате создается полимер, который в дальнейшем отделяется от общей массы. Изначально он имеет порошкообразный вид. В дальнейшем он получает гранулированную структуру.

Говоря о том, как делают полипропилен, какой материал и вид пластика выступает в качестве сырья, важно отметить все особенности технологии. Так при альтернативной технологии получения в массе сжиженный газ будет действовать в качестве растворителя. Его задача — не допустить выпадения полимера в осадок.

Весь процесс при этом будет протекать при повышенных температурах, – максимум 8 °С. Давление в камере поддерживается на уровне примерно 40 атмосфер. Соответствующие значения необходимы для того, чтобы газ продолжал оставаться жидким. Что же касается объемной обработки, то в данном случае присутствует небольшая доля этена, выступающего сомономером.

Обратите внимание, что на выходе ПП может относиться к одной из трех категорий: окрашенных, неокрашенных и стабилизированных веществ. Все зависит от конкретной технологии производства.

Из чего состоит

Химическая формула записывается как (C3H6)n. Если же рассматривать структуру мономера, то в ней атом водорода будет замещаться метиловой группой. Именно двойная связь обуславливает перспективы для полимеризации. В готовой макромолекуле n — это количество звеньев. Полипропилен может получать разнообразную структуру. От последней во многом зависят его характеристики и свойства. Дополнительно выпускается ряд сополимеров с оптимизированными качествами.

Сырьем в данном случае выступает именно газ. Его выделяют из пропан-пропиленовой фракции. Она, в свою очередь, становится продуктом крекинга углеводородов, производимых из нефти. Продукт содержит порядка 80% интересующего нас газа. Этого недостаточно, поэтому заготовка проходит ректификацию. В конечном итоге удается добиться концентрации близкой к 99%.

Молекулярное строение

Теперь мы знаем, как и из чего получают полипропилен. Настало время рассмотреть его под микроскопом. По критерию молекулярной структуры различают материал трех видов. Это полимеры атактического, изотактического и синдиотактического типа. Если же обратить внимание на стереоизомеры вещества, то все они будут значительно отличаться друг от друга по базовым характеристикам. Какие черты им свойственны:

1. Атактические — визуально напоминают каучук, отличаются повышенной текучестью и способностью растворяться в некоторых эфирах. Они плавятся при температуре порядка 80 °С.
2. Изотактические — более упругие и плотные, характеризуются повышенной стойкостью к химической агрессии, не принимают эластичное состояние без прогрева минимум до 165 °С.
3. Синдиотактические — обладают выраженной кристаллической структурой и зачастую создаются случайно, поэтому их промышленное производство не налажено. При детальном рассмотрении видно, из чего сделан полипропилен – он состоит из множества молекул, соединенных между собой в цепи. Реакция представляет собой стандартную полимеризацию. В зависимости от технологии и добавления оптимизирующих состав веществ материал получает индивидуальные, часто усовершенствованные параметры.

Физико-механические свойства

В процессе их рассмотрения ПП обычно сравнивают с другими подвидами пластика. Если проводить параллель между ним и полиэтиленом, то можно отметить меньшую плотность при большей твердости и устойчивости к истиранию. Также он способен выдерживать высокие температуры. Оно крайне редко растрескивается под воздействием коррозии.

ПП — это полипропилен в общем представлении. Если мы говорим о конкретных марках, то важно учитывать их индивидуальные качества. Они могут быть разными. Наиболее востребованным остаются те разновидности материала, которые обладают повышенной устойчивостью к ультрафиолету. Именно его постоянное воздействие провоцирует быструю деградацию и все сопутствующие последствия. Поэтому исследователи находятся в постоянном изучении процессов. Они разрабатывают новые технологии, которые позволяют устранить или минимизировать недостатки и одновременно усилить достоинства пластика. Это позволяет выводить продукцию на новый уровень и стимулировать спрос.

Продолжая говорить о том, чем отличается пластик от полипропилена, отмечаем и его особое поведение при воздействии растяжения. В случае с ПП оно напрямую зависит от скорости, с которой будет прикладываться нагрузка. Чем она меньше, тем большей сопротивляемостью к процессу будет обладать вещество. Значительное влияние также будет оказывать температура воздуха и некоторые другие внешние факторы.

Химические свойства

ПП являются крайне стойкими к химической агрессии многих щелочей и кислот. Но некоторые составы все же способны оказать на него значительное воздействие. Например, хлорсульфоновая или специальная азотная кислоты. Полипропилен – это, как и полиэтилен, полимерный материал, который не может быть абсолютно нейтральным к химикатам. Некоторые реагенты провоцируют возникновение деструктивных процессов в пластике. Поэтому их длительного контакта стоит избегать.

Стоит также отметить, что ПП более восприимчив к воздействию кислорода. В частности, когда это происходит под прямыми солнечными лучами и в условиях высоких температур. Свойство объясняет большую склонность к старению в сравнении со многими другими полимерами – в том числе, с полиэтиленом. В процессе физические качества вещества постепенно теряются.

Однако в зависимости от того, какие используются типы полипропилена, виды и характеристики структур могут меняться. Так в промышленности и производстве распространено применение стабилизированного материала. Его получают путем добавления в композицию особых химикатов, которые предотвращают разрушение молекулярной структуры при воздействии ультрафиолета.

Что же касается других характеристик, то в сравнении со все тем же полиэтиленом ПП реже растрескивается в агрессивных средах. В частности, он способен выдерживать серьезные нагрузки и находиться в таком положении тысячи часов. Физико-механические свойства на данной стадии не меняются. Еще одной значимой характеристикой вещества остается его водостойкость. Здесь мы вспоминаем, из чего делается полипропилен – он образован из газа, а потому в твердом виде обладает минимальной способностью поглощать влагу.

Обратите внимание: указанные качества не являются стабильными. Многое зависит от условий окружающей среды. Например, та же водостойкость или способность выдерживать длительную механическую нагрузку. Они напрямую зависят от температуры воздуха, попадания под прямые УФ-лучи и так далее.

Теплофизические качества

Они будут индивидуальными для каждой разновидности материала. В сравнении со все тем же полиэтиленом, ПП плавится при повышенной температуре. То же самое касается и его разложения.

С учетом того, как изготавливают полипропилен, тип изделия будет напрямую влиять на его долговечность. В случае с чистым изотактическим веществом плавление происходит при температуре не менее 176 °С. Однако производители не допускают его эксплуатацию уже при 120-130 °С. С кипячением, тем не менее, проблем не возникает. Изделия допускается обрабатывать паром – например, для стерилизации. Свойства полимера при этом не меняются. Его деформации также не происходит.

Что же касается морозостойкости, то по этому качеству полиэтилен превосходит аналог. ПП становится хрупким при температуре воздуха 5 °С. Однако стойкость к холоду можно увеличить путем оптимизации композиции состава. Например, посредством сополимеризации. Тем не менее однозначно понять, что крепче — полипропилен или пластик — сложно, особенно при экстремально низких температурах.

Электрические свойства

Для материала характерно повышенное удельное сопротивление. По этому параметру отдельные разновидности вещества могут превосходить не только полиэтилен, но и полистирол. В частности, ПП имеет минимальную диэлектрическую проницаемость. Однако многое зависит от технологии изготовления полимера. Качество оптимизируется несколькими способами. Например, за счет активации мощным излучением. Распространены и другие технологии, однако не в промышленных масштабах – на данный момент большинство из них проходят испытания.

В этой ситуации стоит вспомнить о том, что можно сделать из полипропилена — виды, материалы и их маркировка, композиции для изготовления конкретной продукции зависят от предъявляемых к ней требований. Интересно, что при отличных диэлектрических свойствах ПП до сих пор не получил достаточного признания как изоляционный компонент.

Виды полипропилена

На самом деле их очень много. Каждая марка представляет собой отдельный тип, так как обладает индивидуальными характеристиками. Однако в общем смысле выделяют только две категории, широко представленные на рынке. Это гомополимерный и сополимерный ПП. Первый – самый популярный. В его молекуле находятся исключительно звенья пропена. Материал при этом имеет частично кристаллизирующуюся структуру. Гомополимер востребован при изготовлении различной упаковки, труб, автозапчастей и десятков других видов продукции. Выпускается в колоссальных объемах, причем с каждым годом они растут.

Сополимеров меньше в общей массе. Однако они тоже важны. Поэтому поговорим о том, что значит и для чего нужен полипропилен этого типа – его используют во многих сферах. Однако основной областью остается производство. Здесь также стоит выделить две категории сополимеров. Первый получают за счет совместной реакции этена и пропена. Он обладает повышенной гибкостью и достаточной прозрачностью.

Также выделяют блок-сополимер, который позволяет добиться предельной прочности продукции. В его цепи гораздо больше звеньев этена. Ввиду физико-химических свойств такие составы находят наиболее широкое использование в различных отраслях промышленности. При комбинировании составов также удается получить особые ударопрочные вещества. Здесь объем элена еще выше – количество его звеньев может достигать 65%.

Переработка

Объективно ее нельзя назвать достаточно развитой. Особенно с учетом роста производства материала. Однако по всему миру открываются новые предприятия, специализирующиеся на вторичной переработке ПП. Эта сфера, по мнению ученых, обладает колоссальным перспективами, которые могут быть реализованы в ближайшие годы.

В каких отраслях промышленности используется полипропилен

Прежде всего, он актуален при масштабном выпуске самой разной продукции. От одноразовых шприцев до элементов систем коммуникации. Яркий пример — полипропиленовые трубы. Они достаточно прочные и жесткие. Не выделяют токсичных испарений, эффективно противостоят коррозии и поражению грибком. Поэтому из материала легко изготовить коммуникации, например, для подачи питьевой воды.

Также из полимера производят широкий ассортимент медицинских изделий. В частности, для самых разных лабораторий, так как ПП можно нагревать в автоклаве: это не ведет к его деградации и утрате базовых свойств. Стоит поговорить и о том, что изготавливают из полипропилена для быта. Из него делают различные емкости для пищевых продуктов. Он также подходит для изготовления гибкой упаковки. Ввиду увеличенной термической устойчивости он может использоваться, например, при выпуске электрочайников и других подобных приборов.

Популярными видами продукции являются крышки, элементы автомобилей и колес для них, упаковку и фурнитуру для бытовой химии и многое другое. При этом используются разные марки материала. По большей части стабилизированные и неподверженные пагубному влиянию ультрафиолета.

Чем отличается пластик от полипропилена

ПП является подвидом пластмассы. Однако под последней обычно понимают вещества с другой структурой. Тем не менее определение относится ко всем видам полимеров, которые в нагретом виде могут принимать эластичное состояние. Выше мы уже сравнивали материал с аналогами – он выигрывает по многим качествам даже в базовом исполнении. Характеристики и свойства при этом могут меняться за счет сополимеризации пропена с различными химически активными веществами. Они позволяют, например, обеспечивать повышенную стойкость к негативному воздействию ультрафиолетовых лучей и экстремально низких температур.

Таким образом, пластик и полипропилен — это одно и тоже. Неуместно сравнивать из и пытаться найти принципиальные видовые различия. ПП входит в понятие пластмассы, так как отвечает ключевым требованиям. В частности, является продуктом полимеризации газа, принимает эластичное состояние, может подвергаться формовке и обрабатываться на экструдере.

Подведем итоги

Материал широко востребован на рынке. Из него изготавливают гибкую упаковку, различную тару, контейнеры для продуктов питания. А основе данного вещества также выпускают трубы разного диаметра. В частности, для подачи питьевой воды. Все дело в том, что ПП очень прочный и одновременно устойчивый к гниению, коррозии и другой агрессии окружающей среды. Таким образом, важно знать: полипропилен – это пластик (полимер) или нет. Если рассматривать технологию его синтеза и базовые качества, то однозначно да.

Вопрос/Ответ

Какие существуют типы ПП?

Зависит от критерия, по которым осуществляется классификация. В основном выделяют «чистые» материалы и их сополимеры. Каждый из них обладает индивидуальными свойствами. Соответственно – специфической сферой применения. К самым популярным категориям относят гомополимер, случайный и блок-сополимер

Для чего используют полипропилен?

Сфера его применения невероятно широкая. Он востребован в разных отраслях промышленности и производства. На протяжении многих лет из него изготавливают упаковку, трубы, элементы автомобилей, детали, запчасти и многое другое. Также возможно его использование в качестве изолятора.

Как изготавливают этот материал?

Путем полимеризации газа пропена. Технологий достаточно много. Самые популярные предполагают использование специального оборудования – например, газофазных реакторов. Также требуется создание условий, необходимых для синтеза – поддержания нужной температуры и давления.