Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов Циглера—Натта (например, смесь TiCl4 и AlR3):
nCH2=CH(CH3) → [-CH2-CH(CH3)-]n
Международное обозначение - PP.
Параметры, необходимые для получения полипропилена близки к тем, при которых получают полиэтилен низкого давления. При этом, в зависимости от конкретного катализатора, может получаться любой тип полимера или их смеси.
Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4—0,5 г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным
Молекулярное строение
По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа:
изотактический, синдиотактический и атактический. Изотактический и
синдиотактический образуются случайным образом;
Физико-механические свойства
В отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,91 г/см3, что является наименьшим значением вообще для всех пластмасс),
более твёрдый (стоек к истиранию), более термостойкий (начинает
размягчаться при 140 °C, температура плавления 175 °C), почти не
подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой
чувствительностью к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов).
Поведение полипропилена при растяжении ещё в большей степени, чем
полиэтилена, зависит от скорости приложения нагрузки и от температуры.
Чем ниже скорость растяжения полипропилена, тем выше значение
показателей механических свойств. При высоких скоростях растяжения
разрушающее напряжение при растяжении полипропилена значительно ниже его
предела текучести при растяжении.
Показатели основных физико-механических свойств полипропилена приведены в таблице:
Полипропилен химически стойкий материал. Заметное воздействие на него оказывают только сильные окислители — хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены, олеум. Концентрированная 58%-ная серная кислота и 30%-ная перекись водорода
при комнатной температуре действуют незначительно. Продолжительный
контакт с этими реагентами при 60 °C и выше приводит к деструкции
полипропилена.
В органических растворителях полипропилен при комнатной температуре
незначительно набухает. Выше 100 °C он растворяется в ароматических
углеводородах, таких, как бензол, толуол. Данные о стойкости полипропилена к воздействию некоторых химических реагентов приведены в таблице.
Химическая стойкость полипропилена
Среда
Температура, °C
Изменение массы, %
Примечание
Продолжительность выдержки образца в среде реагента 7 суток
Азотная кислота, 50%-ная
70
-0,1
Образец растрескивается
Натр едкий, 40%-ный
70
Незначительное
90
Соляная кислота, конц.
70
+0,3
90
+0,5
Продолжительность выдержки образца в среде реагента 30 суток
Азотная кислота, 94%-ная
20
-0,2
Образец хрупкий
Ацетон
20
+2,0
Бензин
20
+13,2
Бензол
20
+12,5
Едкий натр, 40%-ный
20
Незначительное
Минеральное масло
20
+0,3
Оливковое масло
20
+0,1
Серная кислота,80%-ная
20
Незначительное
Слабое окрашивание
Серная кислота,98%-ная
20
>>
Соляная кислота, конц.
20
+0,2
Трансформаторное масло
20
+0,2
Вследствие наличия третичных углеродных атомов полипропилен более
чувствителен к действию кислорода, особенно при воздействии
ультрафиолета и повышенных температурах. Этим и объясняется значительно
большая склонность полипропилена к старению по сравнению с полиэтиленом.
Старение полипропилена протекает с более высокими скоростями и
сопровождается резким ухудшением его механических свойств. Поэтому
полипропилен применяется только в стабилизированном виде. Стабилизаторы
предохраняют полипропилен от разрушения как в процессе переработки, так и
во время эксплуатации. Полипропилен меньше, чем полиэтилен подвержен
растрескиванию под воздействием агрессивных сред. Он успешно выдерживает
стандартные испытания на растрескивание под напряжением, проводимые в
самых разнообразных средах. Стойкость к растрескиванию в 20%-ном водном
растворе эмульгатора ОП-7 при 50 °C для полипропилена с показателем
текучести расплава 0,5—2,0 г/10 мин, находящегося в напряженном
состоянии, более 2000 ч.
Полипропилен — водостойкий материал. Даже после длительного контакта с
водой в течение 6 месяцев (при комнатной температуре) водопоглощение
полипропилена составляет менее 0,5%, а при 60ºС — менее 2%.
Теплофизические свойства
Полипропилен имеет более высокую температуру плавления, чем
полиэтилен, и соответственно более высокую температуру разложения.
Чистый изотактический полипропилен плавится при 176 °C. Максимальная
температура эксплуатации полипропилена 120—140ºС. Все изделия из
полипропилена выдерживают кипячение, и могут подвергаться стерилизации
паром без какого-либо изменения их формы или механических свойств.
Превосходя полиэтилен по теплостойкости, полипропилен уступает ему по
морозостойкости. Его температура хрупкости ( морозостойкости)
колеблется от -5 до -15ºС. Морозостойкость можно повысить введением в
макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена (например, при сополимеризации пропилена с этиленом).
Показатели основных теплофизических свойств полипропилена приведены в таблице:
Электрическая прочность (толщина образца 1 мм), кВ/мм
30—40
Переработка
Формование методами экструзии, вакуум- и пневмоформования,
экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, инжекционного,
компрессионного формования, литье под давлением.
Применение
Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), мешков,
тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода,
нетканых материалов и др.; электроизоляционный материал, в
строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах
«плавающий пол». При сополимеризации пропилена с этиленом получают
некристаллизующиеся сополимеры, которые проявляют свойства каучука,
отличающиеся повышенной химической стойкостью и сопротивлением
старению. Для вибро- и теплоизоляции также широко применяется
пенополипропилен (ППП). Близок по характеристикам к пенополиэтилену. Также встречаются декоративные экструзионные профили из ППП, заменяющие пенополистирол.