3.1.2. Полипропилен

Сырье для получения полипропилена

Пропилен. Исходным сырьем для производства полипропилена является пропилен. Пропилен – ненасыщенный углеводород. При нормальных условиях он представляет собой бесцветный газ. Т.кип. - 47,7 °С. Т.пл. 185,2 °С. Плотность при температуре кипения 0,610 г/см3; показатель преломления 1,3623; критическая температура 92,0 °С; критическое давление 45,4 ат.

Пропилен выделяют из пропан-пропиленовой фракции, получаемой при крекинге и пиролизе нефтяных углеводородов. Выделенная пропиленовая фракция, содержащая около 80% пропилена, подвергается дополнительной ректификации; в результате получают пропилен 98-99%-ой концентрации.

Пропилен высокой степени чистоты, не содержащий влаги, кислорода, окислов углерода и других примесей, отравляющих катализатор полимеризации, может быть получен только в результате дополнительной очистки.

Наличие в пропилене таких насыщенных углеводородов, как этан и пропан, не оказывает влияния на процесс образования полимера. На этом основан оригинальный технологический про­цесс полимеризации пропилена в виде пропан-пропиленовой фрак­ции, содержащей 30% пропилена и 70% пропана, разработанный в Советском Союзе. В этом процессе пропан является растворите­лем и используется для отвода тепла реакции.

Свойства полипропилена

Стереорегулярный полипропилен представляет собой твердый термопластичный продукт с Т.пл. 165-170 °С.

Полипропилен отличается значительной прочностью при растя­жении, твердостью и жесткостью, высокой удельной ударной вяз­костью. Он является более жестким материалом, чем полиэтилен. Кроме того, его поведение при растяжении еще в большей сте­пени, чем полиэтилена, зависит от скорости приложения нагрузки и температуры.

Полипропилен имеет очень небольшую плотность (0,90 г/см3).

От таких термопластов, как, например, полиэтилен высокого и низкого давления, полипропилен отличается более высокой термической стойкостью.

Полипропилен обладает хорошими диэлектрическими свойствами, которые не изменяются в широком интервале температур. Благодаря чрезвычайно малому водопоглощению его диэлектрические свойства не изменяются при выдерживании во влажной среде.

Полипропилен нерастворим в органических растворителях при комнатной температуре; при нагревании до 80 °С и выше он растворяется в ароматических (бензоле, толуоле), а также хлорированных углеводородах.

В качестве стабилизаторов применяют амины (дифениламин), а также сажу, которые вводят в полимер в количестве 1-2%.

Полипропилен меньше, чем полиэтилен, подвержен растрескиванию под воздействием агрессивных сред.

Одним из существенных недостатков полипропилена является его невысокая морозостойкость (-30 °С). В этом отношении он уступает полиэтилену.

Ниже приведены показатели основных физико-механических свойств полипропилена:

Молекулярный вес	60000-200000
Плотность при 20 °С, г/см3	0,6-0,91
Предел прочности при растяжении, кгс/см2	300-350
Ударная вязкость кгс-см/см2	80
Относительное удлинение при разрыве, %	400-800
Температура плавления, °С	164-170
Теплостойкость по Вика, °С	105-110
Максимальная температура эксплуатации (без нагрузки), °С	150
Морозостойкость, °С	от -20 до -30
Водопоглощение за 24 ч, %	0,01-0,03
Удельное объемное электрическое сопротивление, ом∙см	8∙1016
Тангенс угла диэлектрических потерь	0,0003-0,0005
Диэлектрическая проницаемость при 50 гц	2,1-2,3

Применение полипропилена

Благодаря ценным техническим свойствам полипропилен ши­роко применяется в самых разнообразных областях. Этим объяс­няется поразительно быстрое развитие производства полипропилена во всем мире. Спустя 10 лет после начала его производства общая мощность установок по получению полипропилена превысила 600 000 т/год. Как диэлектрик он применяется в электротехниче­ской и электромашиностроительной промышленности; для изгото­вления различных сосудов и емкостей технического и бытового назначения; для изготовления труб, пленки, синтетического во­локна.

Изготовляемые изделия (сосуды, емкости, трубы) отличаются легкостью, высокой стойкостью к воде, органическим растворите­лям, растворам солей, кислот и оснований.

Пленки из полипропилена обладают высокой прозрачностью; они очень теплостойки, механически прочны и имеют малую газо- и паропроницаемость.

Полипропиленовое волокно чрезвычайно легко и прочно; оно пригодно для изготовления как технических, так и бытовых тка­ней. Особое значение имеет производство канатов из полипропи­лена.

Полипропилен используется для производства пористых мате­риалов – пенопластов, которые отличаются очень малой кажу­щейся плотностью.

Молекулярный вес стереорегулярного полипропилена колеблет­ся в пределах 60000-200000. Для изготовления прочного волокна из полипропилена применяется полимер с молекулярным весом 40 000-50 000.

Переработка полипропилена

Полипропилен перерабатывается прессованием, литьем под давлением, экструзией, пневматическим и вакуумным формова­нием. Он сваривается и склеивается. Полипропилен можно на­пылять на металл, покрывать им бумагу, ткань и картон.

Полипропилен легко обрабатывается механическим путем на всех металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлиль­ных и др.).

Предельная температура переработки полипропилена 300 °С; выше этой температуры наступает деструкция.

Сварка полипропилена производится нагретым инертным га­зом или электродами при 200-220 °С.

Техника безопасности при производстве полипропилена

Пропилен – горючий газ, образующий с воздухом взрывоопас­ные смеси. Взрывоопасные концентрации находятся в пределах 2,2-10,3 объемн. %.

Применяемые для полимеризации пропилена катализаторы (диэтилалюминийхлорид и триэтилалюминий) являются чрезвы­чайно горючими и взрывоопасными продуктами.