ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА
Полипропилен благодаря ряду ценных свойств, не присущих ранее известным термопластам, активно вытесняет многие виды полимеров и находит все новые области применения. Ниже сравниваются некоторые свойства полипропилена со свойствами других полимеров: Цолиэти_
Лен Полиэтилен
Нолипро - Найлон 6 высокой низкой
Пилен плот - плотности ности
Плотность, г/смЗ ........ 0,90—0,91 1,13—1,14 0,93—0,97 0,91—0,93
Прочность при растяжении,
Кгс/см2 ........................................................................ 250—400 500— 700 200—350 100—150
Модуль упругости Е ■ Ю5, кгс/см2 0,1—0,15 0,04—0,35 0,04—0,1 0,01—0,03 Ударная прочность с надрезом
(при 20—25 °С), см • кгс/см2 . . Ю-26 2,5-25 5,5-33 88 Температура размягчения по
Вика, °С....................................................................... 150 210—220 120—128 88—90
Усадка при плавлении, % . . . 1—2 1—4 1—4 2—5
Полипропилен перерабатывается обычно литьем под давлением, прессованием и экструзией. В промышленности перерабатывается почти исключительно изотактический полипропилен. Методы переработки полипропилена в общем схожи с методами переработки полиэтилена высокой плотности.
Предметы, изготовленные из полипропилена, сохраняют форму при температуре до 150 °С, однако при 140 °С модуль прочности составляет только 10% от этой характеристики при комнатной температуре, так что практически температура эксплуатации не превышает 135 °С.
Применение полипропилена при низких температурах ограничивается сравнительно высокой температурой хрупкости (от —10 до -|-20 °С). Ударная вязкость достаточно высока для большинства назначений. С другой стороны, имеются возможности улучшения ударной вязкости при низких температурах (модификация каучуком или полиизобутиленом, блочная сополимеризация с 2—10% этилена).
Если подвергнуть нестабилизированный полипропилен действию кислорода при повышенных температурах, то материал окисляется, происходит деструкция цепи и полимер очень быстро становится хрупким. Нормальная стабилизация антиоксидантами позволяет непрерывно применять полипропилен при 120 °С в течение 100 дней, путем специальной стабилизации можно увеличить стабильность до 2 лет при 120 °С и до 60—80 дней при 140 °С. Особенно эффективная светостабилизация полипропилена достигается добавкой 1—2% газовой сажи. Склонность к растрескиванию под напряжением у полипропилена выражена значительно слабее, чем у полиэтилена, и поэтому обычно не учитывается.
Из полипропилена изготовляют изделия самого различного назначения. В некоторых областях полипропилен служит заменителем металла, дерева и стекла [117]. Из-за более высокой по сравнению с полиэтиленом стоимости полипропилен применяли до сих пор в тех случаях, когда требовались повышенная жесткость, лучший блеск и более высокая стабильность формы. Полипропилен легко прессуется, поэтому из него изготовляют прессованные "изделия, тонкостенные и обладающие очень высокой устойчивостью формы. Материал перерабатывается при температурах от 200 до 280 °С. Температура переработки должна быть как можно ниже, так как по сравнению с полиэтиленом полипропилен менее стабилен.
При получении прозрачных изделий экструдированный материал нужно быстро охладить, чтобы образующиеся кристаллы были как можно мельче. При медленном охлаждении образуются более крупные сферолиты [118].
Переработка полипропилена литьем под давлением не представляет особых трудностей. Изготовленные отливки мало или совсем не коробятся. Тенденцию к усадке можно уменьшить повышением давления и увеличением времени подпитки.
Пленки из полипропилена лучше всего изготовлять на экстру - дерах с широкощелевым мундштуком, так как при выдувании получаются менее блестящие и более мутные пленки. Свойства полипропиленовой пленки можно значительно улучшить вытяжкой при 10—20 °С, т. е. ниже точки плавления кристаллитов; особенно большое значение приобрела биаксиально вытянутая пленка. Ниже приведены свойства полипропиленовых пленок, полученных методом экструзии рукава с раздувом (I) и экструзией (II):
Г rr
Плотность, г/смз.............................................................. 0,900—0,908 0,885—0,908
Прозрачность................................................................... От плохой От довольно
До довольно хорошей
Хорошей до отличной
Прочность при растяжении............................................. Высокая Высокая
Сопротивление разрыву, кгс/см3 ..................................... 300— 700 300—700
Прочность при разрыве образца с надрезом,
Кгс/см........................................................................... 20—500 90—450
Прочность при мгновенном растяжении,
Кг-см/см»...................................................................... 20—300 20—300
Предел текучести, кгс/см2 .............................................. 200—400 200—450
Ударная вязкость.............................................................. Довольно Довольно
Хорошая хорошая
Удлинение, %
При растяжении........................................................ 5—20 5—20
При разрыве............................................................... 100—800 100— 800
Проницаемость для водяных паров (24 ч, толщина 0,05 мм), г/м2 — 1,1
Температура сварки, ?С.................................................... 140—175 140—175
Температура эксплуатации, РС........................................ от —15 до от —15 до
+130 +130
По физико-механическим свойствам и цене полипропиленовая пленка может конкурировать с целлофаном. Однако нужно было разработать специальные методы сварки при нагреве (короткое время, низкая температура, высокое давление) [122—123]. Пленки применяются в первую очередь как прозрачный упаковочный материал для пищевых продуктов и текстильных товаров, а также как
Оберточный материал. В промышленности полипропиленовая пленка используется для изоляции и для кэширования других материалов.
Для изготовления труб применяется полипропилен с очень низким показателем текучести расплава, причем работают при температурах 240—250 °С. Полипропиленовые трубы выдерживают окружные напряжения от.60 до 80 кгс/см2. Усталостная прочность, вероятно, средняя между усталостной прочностью полиэтилена низкого давления (50 кгс/см2) и непластифицированного поливинил - хлорида (100 кгс/см2); трубы из полипропилена становятся хрупкими при 0 °С. Особый интерес может представить применение этих труб для подачи жидкостей при повышенных температурах.
Из полипропилена можно экструди|)овать и, листы, предназначаемые для облицовки емкостей. Методом вакуум-формования из полипропилена изготовляют корпуса приборов, чемоданы и др. Предметы, изготовленные методом формования с последующим раздувом (например, емкости, бутылки), при очень тонких стенках обладают большой твердостью и стабильностью формы [124].
Методом прядения из расплава из полипропилена очень легко получать волокна и отдельные нити [125—129]. Большое значение здесь имеет конструкция сопла. Выдавленный жгут тотчас охлаждается в водяной ванне. Неориентированныеч первоначально нити ориентируются при 150 °С посредством вытягивания в 8 раз. Однако в кипящий воде нить может дать большую усадку. Во избежание этого нить дополнительно обрабатывают, например, нагревают в течение нескольких секунд до 150 °С в натянутом состоянии.
Обычно для получения волокна применяют полимер с не очень большим молекулярным весом; высокомолекулярные продукты используются только для производства волокна с высокой текстильной вязкостью.
Ниже сравниваются свойства некоторых полимерных волокон
Найлон 6 1,14
4- 9 5000-8500
15-30
10000—55000
5- 10
210—220
[130]: . |
Полиэтилен высокого давления 0,92-0,93 |
Полиэтилен низкого давления 0,95-0,96 |
Полипропилен 0,90-0,91 |
1-3 |
5-8 |
5-9 |
1000—3000 |
4500—6500 |
6500 |
25-50 |
10-20 |
15-25 |
1500-3500 26—60 |
5000—10000 5-10 |
10000-13000 10-15 |
85-120 |
125-135 |
150-160 |
Плотность, г/см3 . ■ Разрывная длина, Гс/денье....................... Прочность при разрыве Кгс/см2 ......................... Удлинение при разрыве, %..................................... Модуль жесткости Кгс/см2 ........................ Усадка ^ при 100 °С, % Температура размягчения, °С |
Высокое отношение прочность : вес, отличная химическая стойкость и высокая гибкость — все эти свойства благоприятствуют применению полипропилена для получения нитей технического
назначения (например, для производства морских канатов). Изготовляют из полипропилена также фильтровальные ткани для химической промышленности, покрывала, ковры. До сих пор еще трудность представляет изменение цвета; поэтому материал окрашивают пигментами и выделывают из него только изнаночную сторону ковров. Наряду с красителем добавляют - соли металлов.
Полипропилен с высоким содержанием наполнителя (асбест, тальк, окись цинка, каолин и др.) обладает улучшенной стойкостью к высоким температурам. Полипропилен можно вспенивать. Вспененный полипропилен является хорошим звукоизоляционным материалом, например для оболочек телефонных и телевизионных кабелей [131]. Для повышения прочности полипропилен армируют стекловолокном [132, 133]. Разработан способ получения пленок для изготовления мешков [134].