Різновиди поліпропілену і їх особливості

Тут ми будемо говорити більш детально про хімічну структуру матеріалу, оскільки саме вона визначає властивості різних типів поліпропілену, яких, треба зауважити, на сьогоднішній день вже чимало. І почнемо ми саме з типів поліпропілену за хімічною структурою. Як відомо, поліпропілен - це високомолекулярна сполука зі складною хімічною структурою, а самі макромолекули складаються з молекул мономера, які зазнали полімеризації під впливом металлсодержащих каталізаторів, в якості яких використовується хлорид титану (IV) - TiCl4. а також вуглеводневі сполуки алюмінію.

За хімічною структурою виділяють три основних групи поліпропілену, які розрізняються між собою розташуванням бічних метильних груп по відношенню до макромолекулі полімеру: це атактический, сіндіотактіческій, а також ізотактичний поліпропілен. Атактичний поліпропілен являє собою саму хімічно нестабільну різновид поліпропілену, оскільки метильние групи тут розташовуються по обидва боки основної ланцюжка, причому в хаотичному порядку. Фізично такий матеріал чимось нагадує каучук. Атактичний поліпропілен використовується для виробництва різних полімерних волокон, а також будівельних добавок (перш за все модифікаторів), а ось для виробництва, наприклад, поліпропіленових труб його використовувати неможливо.

У сіндіотактіческом поліпропілені метильние групи теж розташовані по обидва боки основної ланцюжка, проте тут вже присутній порядок. тобто групи чергуються по обидва боки ланцюжка в строго певній послідовності. Зрозуміло, сіндіотактіческій поліпропілен значно міцніше атактична, тому він може використовуватися для виготовлення різних товарів народного споживання, іграшок, виробів медичного призначення. Правда, у сіндіотактіческого поліпропілену, як і у атактична, є свої недоліки. З одного боку цей матеріал міцніше, однак в порівнянні з ізотактичний різновидами, про які ми розповімо далі, цей матеріал, звичайно, значно програє в міцності. А головним недоліком сіндіотактіческого ПП є його прозорість і схильність до впливу ультрафіолетового випромінювання. І, якщо у випадку з поліпропіленової посудом або іграшками це не є великою проблемою, то ось труби або будівельні конструкції з сіндіотактіческого поліпропілену робити неможливо: по-перше, він, хоч і значно міцніше атактична поліпропілену, але все одно недостатньо витривалий. а по-друге, абсолютно не стійкий до УФ-випромінювання.

Останній різновид поліпропілену за хімічною структурою називається ізотактичний поліпропіленом. Цей матеріал значно міцніше і витривалішими атактіческой і сіндіотактіческой різновидів, і пояснюється це тим, що метильние групи в ізотактичний поліпропілені розташовані тільки з одного боку головної ланцюжка, за рахунок чого досягається висока щільність, що забезпечує високу міцність матеріалу. І тому тільки ізотактичний поліпропілен можна використовувати для виробництва труб, трубопровідної арматури та інших виробів (наприклад, в електротехніці, автомобілебудуванні), для яких важливі не тільки хімічні і біологічні, а й хороші механічні властивості матеріалу. Однак ізотактичний поліпропілен також буває різним.

Гомополімери, блок-сополімери і рандом-сополімери поліпропілену

Основний матеріал називається гомополімерами, тобто абсолютно ідентичним чистому поліпропілену полімер. А ось матеріали з різними добавками (в якості добавок використовується етилен і поліетилен) отримали назву сополімерів поліпропілену (сополімер - матеріал, ланцюжки молекул якого складаються з двох або більше різних структурних ланок за рахунок додавання матеріалів іншої структури. У результаті цього змінюються і хімічні, і фізичні властивості - в тому числі міцність, термостійкість, зносостійкість і т. д.). Відзначимо, що сомополімери за своїми властивостями досить значно відрізняються від гомополимера. Так, вони більш термостійкі, скло при значно нижчих температурах (до-30С і навіть нижче), а в деяких випадках і міцніше. На даний момент самою останньою розробкою серед сополімерів поліпропілену є PP-RCT - термостабілізовані рандом-сополімер. Цей матеріал володіє значно більш високу термостійкість в порівнянні не тільки з гомополімерами, але і з блок-сополимерами і звичайним рандом-сополімером PP-R. Втім, більш детально про ці матеріали ми будемо говорити при описі кожної конкретної різновиди ізотактичного поліпропілену.

гомополімери поліпропілену

Гомополімери поліпропілену (Polypropylene Homopolymer або тип 1 поліпропілену) є досить економічним матеріалом, який пропонує споживачеві збалансовану комбінацію фізичних, механічних, термічних і електричних властивостей, поєднання яких важко знайти в будь-якому іншому термопластів, за винятком, мабуть, інших різновидів поліпропілену, про які нижче . У порівнянні з поліетиленом високої і низької щільності, у гомополимера поліпропілену, звичайно, більш низька ударна в'язкість. але при цьому значно перевершує поліетилен робоча температура і більш високу межу міцності. Також цей матеріал відомий чудовою стійкістю до дії хімікатів і корозійної навколишнього середовища, забезпечуючи чудовий опір органічних розчинників, знежирюючим засобів і впливу електролітичних процесів. Крім того, гомополімер поліпропілену дуже легкий і стійкий до фарбування, а також має низький рівень вологопоглинання.

Також гомополімер поліпропілену ще й недостатньо морозостійкий і дуже погано переносить вплив ультрафіолетового випромінювання - вироби з PP-H потрібно всіляко оберігати від тривалого впливу сонячних променів. Крім того, гомополімер вимагає використання ще й в сприятливих кліматичних умовах, а при монтажі поза будівлями потрібно забезпечити і захист від світла. Всі ці якості диктують і свої умови для експлуатації труб, виконаних з або з використанням гомополимера поліпропілену. Труби з гомополимера добре підходять для роботи в системах холодного водопостачання і деяких промислових трубопровідних системах, де потрібно забезпечити транспортування хімічно агресивних середовищ при помірних температурах. Крім того, ці труби знаходять своє застосування і в системах кондиціонування і вентиляції.

Блок-сополімери поліпропілену

Основною відмінністю блок-сополімерів (Polypropylene Block Copolymer або тип 2 поліпропілену) від гомополимера поліпропілену є значно більш висока ударостійкість при знижених температурах. Відзначимо і більш високу морозостійкість блок-сополімерів поліпропілену PP-B. Молекули блок-сополимера складаються з молекул НЕ мономера, а з цілих поліпропіленових блоків, що чергуються з поліетиленовими вставками, і таке чергування може бути як регулярним (в такому випадку присутня більш-менш обчислюється послідовність), так і нерегулярним. тобто зі статистичними, де певна послідовність теж є, але насилу піддається обчислень через свою складність.

Якщо ж говорити про поліпропіленових трубах, що випускаються з тих чи інших різновидів блок-сополимера, то тут слід зазначити, що вони добре справляються з транспортуванням середовищ температурою до +70 С (постійна температура середовища з короткочасними перепадами до +90 С) і мають значно кращі показники морозостійкості. Проте, як і труби з гомополимера, труби з блок-сополимера найкраще використовувати в системах холодного водопостачання, хоча можна ставити і на гарячу воду, де, щоправда, вони вироблять свій ресурс значно швидше. Підвищена морозостійкість труб з PP-B, як ми вже говорили, пояснюється наявністю молекул поліетилену в складі матеріалу. Також поліетиленові добавки надають трубах PP-B достатньо хорошу гнучкість і еластичність. проте їх теплове розширення все одно не на висоті і дозволяє їх використовувати максимум в системах гарячого водопостачання, але ніяк не в системах опалення. Однак труби з блок-сополімерів поліпропілену можна цілком спокійно ставити на деякі хімічно агресивні промислові середовища, які можна транспортувати при помірних температурах. Тепер переходимо до опису наступного типу поліпропілену - рандом-сополімер.

Рандом-сополімер поліпропілену

Морозостійкість рандом-сополімеру поліпропілену, як і у блок-сополимера, знаходиться на досить хорошому рівні (і навіть вище, так як він здатний витримати температуру і нижче -20 С), і за цим показником він також залишає далеко позаду гомополімер PP-H. Справа в тому, що в макромолекулах рандом-сополімеру присутні молекули етилену, наділяючи матеріал і хорошою стійкістю до низьких температур, і достатньою гнучкістю і еластичністю. Крім того, PP-R має відмінну молекулярної пам'яттю і добре відновлює форму при відтаванні, що не пошкоджуючи при цьому. У плані термостойкости рандом-сополімер також хороший, і за цим показником цілком може зрівнятися з блок-сополимерами. Тепер кілька слів про труби з PP-R.

Труби з рандом-сополімеру поліпропілену PP-R на даний момент є одним із кращих рішень для використання в трубопровідних системах гарячого водопостачання та опалення, особливо якщо мова йде про армованих трубах. Дані труби цілком можна вважати універсальними. оскільки по міцності рандом-сополімер можна порівнювати з блок-кополімерів і набагато міцніше гомополимера. Але це ще не все: PP-R не менше термостійкий, ніж PP-B, а його температура плавлення становить +170 С, температура розм'якшення +140 С. На практиці це означає, що труби з рандом-сополімеру цілком здатні витримати будь-яку температуру в системах водяного опалення і тим більше гарячого водопостачання, а проблема теплового розширення легко вирішується за допомогою різних видів армування (про це ми ще будемо говорити при розгляді різних поліпропіленових труб).

Додамо сюди, що труби з PP-R в змозі витримувати практично будь-які перепади температур аж до +130. +140 С без шкоди для матеріалу і повністю зберігаючи герметичність. а постійна температура експлуатації може досягати навіть +90. +95 С.

Єдиним вразливим місцем PP-R можна вважати те, що він пропускає ультрафіолет. проте армовані труби позбавлені і цього недоліку, оскільки в них є шар листового алюмінію, який зводить до нуля УФ випромінювання в трубах. Також проблему вирішують і різні стабілізатори. оскільки рандом-сополімер не змінює своїх властивостей при введенні різних добавок. Ми вже говорили про відмінну морозостійкості і хімічної стійкості PP-R, і труби з цього матеріалу повністю зберігають ці якості, що дозволяє використовувати їх в хімічній промисловості, в харчовій галузі та в фармацевтиці. Тут доречно буде додати і те, що транспортування харчових і лікарських середовищ по трубах PP-R допускається без обмеження, завдяки їх високій екологічності.