Свойства полипропилена
В зависимости от молекулярного веса и содержания изотактической части свойства полипропилена могут изменяться в широких пределах. Наибольший промышленный интерес представляет полипропилен с молекулярным весом 80000—200000 и содержанием изотактической части 80—98%.
Полипропилен во многом похож на полиэтилен.
Физико-механические свойства
В отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,90 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.
| Физико-механические свойства полипропилена | |
| Плотность, г/см3 | 0,90—0,91 |
| Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/см2 | 250—400 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 200—800 |
| Модуль упругости при изгибе, кгс/см2 | 6700—11900 |
| Предел текучести при растяжении, кгс/см2 | 250—350 |
| Относительно удлинение при пределе текучести, % | 10—20 |
| Ударная вязкость с надрезом, кгс·см/см2 | 33—80 |
| Твердость по Бринеллю, кгс/мм2 | 6,0—6,5 |
Физико-механические свойства полипропилена разных марок приведены в таблице:
| Физико-механические свойства полипропилена различных марок | |||||||||
| Показатели / марка | 01П10/002 | 02П10/003 | 03П10/005 | 04П10/010 | 05П10/020 | 06П10/040 | 07П10/080 | 08П10/080 | 09П10/200 |
| Насыпная плотность, кг/л, не менее | 0,47 | 0,47 | 0,47 | 0,47 | 0,47 | 0,47 | 0,47 | 0,47 | 0,47 |
| Показатель текучести расплава, г/10 мин | ≤0 | 0,2—0,4 | 0,4—0,7 | 0,7—1,2 | 1,2—3,5 | 3—6 | 5—15 | 5—15 | 15—25 |
| Относительное удлинение при разрыве, %, не менее | 600 | 500 | 400 | 300 | 300 | - | - | - | - |
| Предел текучести при разрыве, кгс/см2, не менее | 260 | 280 | 270 | 260 | 260 | - | - | - | - |
| Стойкость к растрескиванию, ч, не менее | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | - | - | - | - |
| Характеристическая вязкость в декалине при 135ºC, 100 мл/г | - | - | - | - | - | 2,0—2,4 | 1,5—2,0 | 1,5—2,0 | 0,5—15 |
| Содержание изотактической фракции, не менее | - | - | - | - | - | 95 | 93 | 95 | 93 |
| Содержание атактической фракции, не более | - | - | - | - | - | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Морозостойкость, ºC, не выше | -5 | -5 | -5 | - | - | - | - | - | - |
Химические свойства
Пропилен — это углеводород с тремя атомами углерода. При ступенчатой реакции полимеризации он образует полимер, в котором метиловые группы присоединяются к полимерной цепочке.
Образуется три вида полипропилена — изотактический, синдиотактический и аттактический. Эти полимеры отличаются позиционированием метиловых групп в пространстве. В изотактическом полипропилене все метиловые группы позиционируются на одной стороне полимера, в синдиотактическом полипропилене с разных сторон и в аттактическом полипропилене имеет место случайное позиционирование.
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 60ºC и выше приводит к деструкции полипропилена.
Полипропилен устойчив в воде (вплоть до 130ºC) и агрессивных средах (устойчив к кислотам и щелочам, отдельные марки допущены к контакту с пищевыми продуктами и для производства изделий медико-биологического назначения); кроме сильных окислителей (HNO3, H2SO4, хромовая смесь).
В органических растворителях полипропилен при комнатной температуре незначительно набухает. Выше 100ºC 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 | |||||||
| Натр едкий, 40%-ный | 90 | Незначительное | |||||||
| Соляная кислота, конц. | 70 | +0,3 | |||||||
| Соляная кислота, конц. | 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 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 50ºC 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 176ºC. Максимальна 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:
| Теплофизические свойства полипропилена | |
| Температура плавления, ºC | 160—170 |
| Теплостойкость по методу НИИПП, ºC | 160 |
| Удельная теплоёмкость (от 20 до 60ºС), кал/(г·ºC) | 0,46 |
| Термический коэффициент линейного расширения (от 20 до 100ºC), 1/ºC | 1,1·10-4 |
| Температура хрупкости, ºC | От -5 до -15 |
Электрические свойства
Показатели электрических свойств полипропилена приведены в таблице:
| Электрические свойства полипропилена | |
| Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом·см | 1016—1017 |
| Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц | 2,2 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц | 2·10-4—5·10-5 |
| Электрическая прочность (толщина образца 1 мм), кВ/мм | 28—40 |
