Полипропилен
Термопластичный полимер
Полипропилен (ПП)
Полипропилен изотактический
Полипропилен изотактический
Полипропилен синдиотактический
Полипропилен синдиотактический
Имена
Название ИЮПАК
Поли(1-метилэтилен)
Другие имена
Полипропилен; Полипропен;
Полипропен 25 [USAN]; Полимеры пропилена;
Полимеры пропилена; 1-Пропен; [-Ch2-Ch(Ch3)-]n
Идентификаторы
  • 9003-07-0 проверятьИ
ChemSpider
  • Никто
Информационная карта ECHA100.117.813
УНИИ
  • 1ASA949VIC проверятьИ
  • DTXSID00872805
Характеристики
(С 3 Н 6 ) н
Плотность0,855 г/см 3 , аморфный
0,946 г/см 3 , кристаллический
Температура плавленияот 130 до 171 °C (от 266 до 340 °F; от 403 до 444 K)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
проверятьИ проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Полипропилен ( ПП ), также известный как полипропилен , является термопластичным полимером , используемым в самых разных областях. Он производится путем цепной полимеризации из мономера пропилена .

Полипропилен относится к группе полиолефинов и является частично кристаллическим и неполярным . Его свойства похожи на свойства полиэтилена , но он немного тверже и более термостойкий. Это белый, механически прочный материал, обладающий высокой химической стойкостью. [1]

Полипропилен является вторым по распространенности товарным пластиком (после полиэтилена ).

История

Химики компании Phillips Petroleum Дж. Пол Хоган и Роберт Бэнкс впервые продемонстрировали полимеризацию пропилена в 1951 году. [2] Стереоселективная полимеризация до изотактического состояния была открыта Джулио Наттой и Карлом Реном в марте 1954 года. [3] Это новаторское открытие привело к крупномасштабному коммерческому производству изотактического полипропилена итальянской фирмой Montecatini с 1957 года. [4] Синдиотактический полипропилен также был впервые синтезирован Наттой. Интерес к разработке полипропилена продолжается и в настоящее время. Например, производство полипропилена из биологических ресурсов является темой интереса в 21 веке. [5]

Химические и физические свойства

Микрофотография полипропилена

Полипропилен в некоторых аспектах похож на полиэтилен , особенно по поведению в растворе и электрическим свойствам. Метильная группа улучшает механические свойства и термическую стойкость, хотя химическая стойкость снижается. [6] : 19  Свойства полипропилена зависят от молекулярной массы и распределения молекулярной массы, кристалличности, типа и пропорции сомономера (если используется) и изотактичности . [ 6] Например, в изотактическом полипропилене метильные группы ориентированы на одной стороне углеродного остова. Такое расположение создает большую степень кристалличности и приводит к более жесткому материалу, который более устойчив к ползучести, чем атактический полипропилен и полиэтилен. [7]

Механические свойства

Плотность ПП составляет от 0,895 до 0,93 г/см3 . Поэтому ПП является товарным пластиком с самой низкой плотностью. При более низкой плотности можно производить детали формования с меньшим весом и больше деталей определенной массы пластика. В отличие от полиэтилена, кристаллические и аморфные области отличаются лишь незначительно по своей плотности. Однако плотность полиэтилена может значительно меняться с наполнителями. [6] : 24 

Модуль Юнга ПП составляет от 1300 до 1800 Н/мм².

Полипропилен обычно прочный и гибкий, особенно при сополимеризации с этиленом . Это позволяет использовать полипропилен в качестве конструкционного пластика , конкурируя с такими материалами, как акрилонитрилбутадиенстирол (АБС). Полипропилен достаточно экономичен. [ необходима цитата ]

Полипропилен имеет хорошую устойчивость к усталости . [8] : 3070 

Тепловые свойства

Температура плавления полипропилена находится в диапазоне, поэтому температура плавления определяется путем нахождения самой высокой температуры на диаграмме дифференциальной сканирующей калориметрии . Идеально изотактический ПП имеет температуру плавления 171 °C (340 °F). Коммерческий изотактический ПП имеет температуру плавления от 160 до 166 °C (от 320 до 331 °F) в зависимости от атактического материала и кристалличности. Синдиотактический ПП с кристалличностью 30% имеет температуру плавления 130 °C (266 °F). [8] Ниже 0 °C ПП становится хрупким. [9]

Тепловое расширение ПП значительно, но несколько меньше, чем у полиэтилена. [9]

Химические свойства

Молекулы пропилена предпочитают соединяться «голова к хвосту», образуя цепь с метильными группами на каждом втором атоме углерода, но при этом имеет место некоторая хаотичность. [10]

Полипропилен при комнатной температуре устойчив к жирам и почти всем органическим растворителям , за исключением сильных окислителей. Неокисляющие кислоты и основания можно хранить в контейнерах из ПП. При повышенной температуре ПП можно растворять в неполярных растворителях, таких как ксилол , тетралин и декалин . Из-за третичного атома углерода ПП химически менее стоек, чем ПЭ (см. правило Марковникова ). [11]

Большая часть коммерческого полипропилена является изотактическим и имеет промежуточный уровень кристалличности между полиэтиленом низкой плотности (ПЭНП) и полиэтиленом высокой плотности (ПЭВП). Изотактический и атактический полипропилен растворим в п -ксилоле при 140 °C. Изотактический осаждается при охлаждении раствора до 25 °C, а атактическая часть остается растворимой в п -ксилоле.

Скорость течения расплава (MFR) или индекс текучести расплава (MFI) является мерой молекулярной массы полипропилена. Мера помогает определить, насколько легко расплавленное сырье будет течь во время обработки. Полипропилен с более высоким MFR будет легче заполнять пластиковую форму во время процесса литья под давлением или выдувного формования. Однако по мере увеличения текучести расплава некоторые физические свойства, такие как ударная вязкость, будут снижаться.

Существует три основных типа полипропилена: гомополимер , случайный сополимер и блок-сополимер . Сомономер обычно используется с этиленом . Этилен-пропиленовый каучук или EPDM, добавленный к гомополимеру полипропилена, увеличивает его ударную вязкость при низких температурах. Случайно полимеризованный мономер этилена, добавленный к гомополимеру полипропилена, уменьшает кристалличность полимера, понижает температуру плавления и делает полимер более прозрачным.

Молекулярная структура – ​​тактичность

Полипропилен можно разделить на атактический полипропилен (aPP), синдиотактический полипропилен (sPP) и изотактический полипропилен (iPP). В случае атактического полипропилена метильная группа (-CH 3 ) выровнена случайным образом, чередуясь (альтернируя) для синдиотактического полипропилена и равномерно для изотактического полипропилена. Это влияет на кристалличность (аморфный или полукристаллический) и термические свойства (выраженные как температура стеклования T g и температура плавления T m ).

Термин «тактичность» описывает для полипропилена, как метильная группа ориентирована в полимерной цепи. Коммерческий полипропилен обычно изотактичен. Поэтому в данной статье всегда упоминается изотактический полипропилен, если не указано иное. Тактичность обычно указывается в процентах с использованием индекса изотактичности (согласно DIN 16774). Индекс измеряется путем определения доли полимера, нерастворимого в кипящем гептане . Коммерчески доступные полипропилены обычно имеют индекс изотактичности от 85 до 95%. Тактичность влияет на физические свойства полимера . Поскольку метильная группа в изотактическом пропилене постоянно расположена с одной и той же стороны, она заставляет макромолекулу принимать спиральную форму , как это также встречается в крахмале . Изотактическая структура приводит к полукристаллическому полимеру . Чем выше изотоничность (изотактическая фракция), тем выше кристалличность и, следовательно, температура размягчения, жесткость, модуль упругости и твердость. [6] : 22 

Атактический полипропилен, с другой стороны, лишен какой-либо регулярности, что препятствует его кристаллизации, в результате чего образуется аморфный материал.

Кристаллическая структура полипропилена

Изотактический полипропилен имеет высокую степень кристалличности , в промышленных изделиях 30–60%. Синдиотактический полипропилен немного менее кристалличен, атактический ПП аморфен ( не кристалличен). [12] : 251 

Изотактический полипропилен (iPP)

Полипропилен может существовать в различных кристаллических модификациях, которые различаются молекулярным расположением полимерных цепей. Кристаллические модификации подразделяются на α-, β- и γ-модификации, а также на мезоморфные (смектические) формы. [13] α-модификации преобладают в iPP. Такие кристаллы построены из пластин в виде складчатых цепей. Характерной аномалией является то, что пластины расположены в так называемой «штриховой» структуре. [14] Температура плавления α-кристаллических областей составляет от 185 [15] [16] до 220 °C, [15] [17] плотность составляет от 0,936 до 0,946 г·см −3 . [18] [19] β-модификация в сравнении несколько менее упорядочена, в результате чего она формируется быстрее [20] [21] и имеет более низкую температуру плавления от 170 до 200 °C. [15] [22] [23] [17] Образование β-модификации может быть ускорено зародышеобразователями, подходящими температурами и напряжением сдвига. [20] [24] γ-модификация практически не образуется в условиях, используемых в промышленности, и плохо изучена. Мезоморфная модификация, однако, часто происходит при промышленной переработке, поскольку пластик обычно быстро охлаждается. Степень упорядоченности мезоморфной фазы колеблется между кристаллической и аморфной фазой, ее плотность составляет сравнительно 0,916 г·см −3 . Мезоморфная фаза считается причиной прозрачности в быстро охлажденных пленках (из-за низкого порядка и малых кристаллитов). [12]

Синдиотактический полипропилен (сПП)

Синдиотактический полипропилен был открыт гораздо позже изотактического ПП и мог быть получен только с использованием металлоценовых катализаторов . Синдиотактический ПП имеет более низкую температуру плавления, от 161 до 186 °C, в зависимости от степени тактичности. [25] [26] [27]

Атактический полипропилен (aPP)

Атактический полипропилен аморфен и, следовательно, не имеет кристаллической структуры. Из-за отсутствия кристалличности он легко растворяется даже при умеренных температурах, что позволяет отделить его как побочный продукт от изотактического полипропилена путем экстракции . Однако полученный таким образом aPP не является полностью аморфным, но все еще может содержать 15% кристаллических частей. Атактический полипропилен также может быть получен селективно с использованием металлоценовых катализаторов, полученный таким образом атактический полипропилен имеет значительно более высокую молекулярную массу. [12]

Атактический полипропилен имеет более низкую плотность, температуру плавления и температуру размягчения, чем кристаллические типы, и является липким и резиноподобным при комнатной температуре. Это бесцветный, мутный материал, который может использоваться при температуре от −15 до +120 °C. Атактический полипропилен используется в качестве герметика, как изоляционный материал для автомобилей и как добавка к битуму . [28]

Сополимеры

Также используются сополимеры полипропилена . Особенно важным является случайный сополимер полипропилена ( PPR или PP-R ), случайный сополимер с полиэтиленом, используемый для пластиковых труб .

ПП-РКИ

Температура случайной кристалличности полипропилена ( PP-RCT ), также используемая для пластиковых труб , является новой формой этого пластика. Он достигает более высокой прочности при высокой температуре за счет β- кристаллизации . [29]

Деградация

Влияние УФ-излучения на полипропиленовую веревку

Полипропилен подвержен деградации цепи при воздействии температур выше 100 °C. Окисление обычно происходит в третичных углеродных центрах, что приводит к разрыву цепи через реакцию с кислородом . При наружном применении деградация проявляется в виде трещин и растрескивания . Его можно защитить с помощью различных полимерных стабилизаторов , включая добавки, поглощающие УФ-излучение, и антиоксиданты, такие как фосфиты (например, трис(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит ) и затрудненные фенолы, которые предотвращают деградацию полимера . [1]

Было показано, что микробные сообщества, выделенные из образцов почвы, смешанных с крахмалом, способны разлагать полипропилен. [30] Сообщалось, что полипропилен разлагается в организме человека в виде имплантируемых сетчатых устройств. Разложившийся материал образует слой, похожий на кору дерева, на поверхности волокон сетки. [31]

Оптические свойства

ПП можно сделать полупрозрачным, когда он неокрашен, но его не так легко сделать прозрачным, как полистирол , акрил или некоторые другие пластики. Он часто непрозрачен или окрашен с помощью пигментов.

Производство

Полипропилен получают путем цепной полимеризации пропена :

Промышленные производственные процессы можно сгруппировать в газофазную полимеризацию, полимеризацию в массе и полимеризацию в суспензии . Все современные процессы используют либо газофазные, либо объемные реакторные системы. [1]

  • В газофазных и суспензионных реакторах полимер образуется вокруг гетерогенных частиц катализатора. Газофазная полимеризация осуществляется в реакторе с псевдоожиженным слоем , пропен пропускают через слой, содержащий гетерогенный (твердый) катализатор , и образовавшийся полимер отделяют в виде тонкого порошка, а затем превращают в гранулы . Непрореагировавший газ рециркулируют и возвращают в реактор.
  • При полимеризации в массе жидкий пропен действует как растворитель, предотвращая осаждение полимера. Полимеризация протекает при температуре от 60 до 80 °C, а для поддержания пропена в жидком состоянии применяется давление 30–40 атм. Для полимеризации в массе обычно применяются петлевые реакторы . Полимеризация в массе ограничена максимум 5% этилена в качестве сомономера из-за ограниченной растворимости полимера в жидком пропене.
  • В суспензионной полимеризации обычно в качестве инертного разбавителя для суспендирования растущих полимерных частиц используются алканы C4–C6 ( бутан , пентан или гексан ) . Пропен вводится в смесь в виде газа.

Катализаторы

Свойства ПП во многом зависят от его тактичности , ориентации метильных групп ( СН
3) относительно метильных групп в соседних мономерных единицах. Катализатор Циглера-Натта способен ограничивать связывание молекул мономера определенной ориентацией, либо изотактической, когда все метильные группы расположены на одной стороне относительно основной цепи полимерной цепи, либо синдиотактической, когда положения метильных групп чередуются.

Коммерчески доступный изотактический полипропилен производится с использованием двух типов катализаторов Циглера-Натта. Первая группа катализаторов охватывает твердые (в основном на подложке) катализаторы и определенные типы растворимых металлоценовых катализаторов. Такие изотактические макромолекулы скручиваются в спиральную форму; эти спирали затем выстраиваются рядом друг с другом, образуя кристаллы, которые придают коммерческому изотактическому полипропилену многие из его желаемых свойств.

Современные нанесенные катализаторы Циглера-Натта, разработанные для полимеризации пропилена и других 1-алкенов в изотактические полимеры, обычно используют TiCl
4в качестве активного ингредиента и MgCl
2в качестве носителя. [32] [33] [34] Катализаторы также содержат органические модификаторы, либо эфиры ароматических кислот и диэфиры, либо эфиры. Эти катализаторы активируются специальными сокатализаторами, содержащими органоалюминиевое соединение, такое как Al(C 2 H 5 ) 3 и второй тип модификатора. Катализаторы различаются в зависимости от процедуры, используемой для формирования частиц катализатора из MgCl 2 , и в зависимости от типа органических модификаторов, используемых при приготовлении катализатора и использовании в реакциях полимеризации. Две наиболее важные технологические характеристики всех нанесенных катализаторов - высокая производительность и высокая доля кристаллического изотактического полимера, который они производят при 70-80 °C в стандартных условиях полимеризации. Коммерческий синтез изотактического полипропилена обычно осуществляется либо в среде жидкого пропилена, либо в газофазных реакторах.

Шаростержневая модель синдиотактического полипропилена

Коммерческий синтез синдиотактического полипропилена осуществляется с использованием специального класса металлоценовых катализаторов. Они используют мостиковые бис-металлоценовые комплексы типа bridge-(Cp 1 )(Cp 2 )ZrCl 2 , где первый лиганд Cp является циклопентадиенильной группой, второй лиганд Cp является флуоренильной группой, а мостик между двумя лигандами Cp является -CH 2 -CH 2 -, >SiMe 2 , или >SiPh 2 . [35] Эти комплексы превращаются в катализаторы полимеризации путем активации их специальным органоалюминиевым сокатализатором, метилалюминоксаном (МАО). [36]

Атактический полипропилен — аморфный резиноподобный материал. Его можно производить в промышленных масштабах либо с использованием специального типа поддерживаемого катализатора Циглера-Натта, либо с использованием некоторых металлоценовых катализаторов.

Производство из полипропилена

Процесс плавления полипропилена может быть достигнут посредством экструзии и формования . Распространенные методы экструзии включают производство волокон из расплава и спанбонда для формирования длинных рулонов для будущего преобразования в широкий спектр полезных продуктов, таких как защитные маски, фильтры, подгузники и салфетки.

Наиболее распространенной техникой формования является литье под давлением , которое используется для таких деталей, как чашки, столовые приборы, флаконы, колпачки, контейнеры, предметы домашнего обихода и автомобильные детали, такие как батареи. Также используются родственные методы выдувного формования и выдувного формования с вытяжкой под давлением , которые включают как экструзию, так и формование.

Большое количество конечных применений полипропилена часто возможно из-за возможности адаптировать сорта с определенными молекулярными свойствами и добавками во время его производства. Например, можно добавлять антистатические добавки, чтобы помочь полипропиленовым поверхностям противостоять пыли и грязи. Многие физические методы отделки также могут использоваться для полипропилена, такие как механическая обработка . Поверхностная обработка может применяться к полипропиленовым деталям для улучшения адгезии типографской краски и красок.

Вспененный полипропилен (EPP) был произведен как путем твердофазной, так и расплавленной обработки. EPP производится с использованием расплавленной обработки с использованием химических или физических вспенивающих агентов. Расширение PP в твердофазном состоянии из-за его высококристаллической структуры не было успешным. В связи с этим были разработаны две новые стратегии расширения PP. Было отмечено, что PP можно расширить, чтобы получить EPP, контролируя его кристаллическую структуру или смешивая с другими полимерами. [37] [38]

Биаксиально-ориентированный полипропилен (БОПП)

Когда полипропиленовая пленка экструдируется и растягивается как в продольном, так и в поперечном направлении, ее называют двуосно-ориентированным полипропиленом . Для производства пленок BOPP широко используются два метода, а именно двунаправленный процесс с использованием ширильной машины или процесс экструзии с раздувом двухпузырьковой пленки. [39] Двуосная ориентация повышает прочность и прозрачность. [40] BOPP широко используется в качестве упаковочного материала для упаковки таких продуктов, как закуски, свежие продукты и кондитерские изделия. Его легко покрывать, печатать и ламинировать, чтобы придать требуемый внешний вид и свойства для использования в качестве упаковочного материала. Этот процесс обычно называется конвертированием . Обычно его производят в больших рулонах, которые разрезают на продольно-резательных машинах на более мелкие рулоны для использования на упаковочных машинах. BOPP также используется для наклеек и этикеток [41] в дополнение к OPP. Он нереактивен, что делает BOPP пригодным для безопасного использования в фармацевтической и пищевой промышленности. Это одна из самых важных коммерческих полиолефиновых пленок. Пленки BOPP доступны с различной толщиной и шириной. Они прозрачны и гибки.

Приложения

Крышка из полипропилена от коробки Tic Tac с живым шарниром и идентификационным кодом смолы под клапаном

Поскольку полипропилен устойчив к усталости, большинство пластиковых живых шарниров , таких как те, что на бутылках с откидной крышкой, изготавливаются из этого материала. Однако важно убедиться, что молекулы цепи ориентированы поперек шарнира, чтобы максимизировать прочность.

Полипропилен используется в производстве трубопроводных систем, как тех, которые требуют высокой чистоты, так и тех, которые рассчитаны на прочность и жесткость (например, тех, которые предназначены для использования в питьевой сантехнике, гидравлическом отоплении и охлаждении, а также в регенерированной воде ). [42] Этот материал часто выбирают из-за его устойчивости к коррозии и химическому выщелачиванию, его устойчивости к большинству форм физических повреждений, включая удары и замерзание, его экологических преимуществ и его способности соединяться путем термосварки, а не склеивания. [43] [44] [45]

Стул из полипропилена

Многие пластиковые изделия медицинского или лабораторного назначения могут быть изготовлены из полипропилена, поскольку он выдерживает высокую температуру в автоклаве . Его термостойкость также позволяет использовать его в качестве материала для изготовления чайников потребительского класса [ требуется ссылка ] . Пищевые контейнеры, изготовленные из него, не плавятся в посудомоечной машине и не плавятся во время промышленных процессов горячего розлива. По этой причине большинство пластиковых ванн для молочных продуктов изготавливаются из полипропилена, запечатанного алюминиевой фольгой (оба материала являются термостойкими). ​​После того, как продукт остынет, ванночки часто закрывают крышками из менее термостойкого материала, такого как ПЭНП или полистирол. Такие контейнеры являются хорошим наглядным примером разницы в модуле, поскольку резиновое (более мягкое, более гибкое) ощущение ПЭНП по сравнению с полипропиленом той же толщины легко различимо. Прочные, полупрозрачные, многоразовые пластиковые контейнеры, производимые в самых разных формах и размерах для потребителей от различных компаний, таких как Rubbermaid и Sterilite, обычно изготавливаются из полипропилена, хотя крышки часто изготавливаются из несколько более гибкого LDPE, чтобы они могли защелкиваться на контейнере, чтобы закрыть его. Полипропилен также может быть изготовлен из одноразовых бутылок для хранения жидких, порошкообразных или подобных потребительских продуктов, хотя HDPE и полиэтилентерефталат также обычно используются для изготовления бутылок. Пластиковые ведра, автомобильные аккумуляторы, мусорные корзины, аптечные флаконы для рецептов, контейнеры-холодильники, тарелки и кувшины часто изготавливаются из полипропилена или HDPE, оба из которых обычно имеют довольно похожий внешний вид, ощущение и свойства при температуре окружающей среды. Множество медицинских устройств изготавливаются из PP. [46]

Изделия из полипропилена для лабораторного использования. Синие и оранжевые крышки не изготавливаются из полипропилена.

Распространенное применение полипропилена — это двуосно-ориентированный полипропилен (BOPP). Эти листы BOPP используются для изготовления самых разных материалов, включая прозрачные пакеты . Когда полипропилен двуосно-ориентирован, он становится кристально прозрачным и служит превосходным упаковочным материалом для художественных и розничных товаров.

Полипропилен, обладающий высокой стойкостью окраски, широко используется в производстве ковров, ковриков и циновок для домашнего использования. [47]

Полипропилен широко используется в канатах, отличительной чертой которых является то, что они достаточно легкие, чтобы плавать в воде. [48] При одинаковой массе и конструкции полипропиленовый канат по прочности аналогичен полиэфирному канату. Полипропилен стоит дешевле большинства других синтетических волокон.

Полипропилен также используется как альтернатива поливинилхлориду (ПВХ) в качестве изоляции для электрических кабелей для кабеля LSZH в условиях плохой вентиляции, в первую очередь в туннелях. Это связано с тем, что он выделяет меньше дыма и не содержит токсичных галогенов, которые могут привести к образованию кислоты в условиях высокой температуры.

Полипропилен также используется в некоторых кровельных мембранах в качестве верхнего гидроизоляционного слоя однослойных систем в отличие от модифицированных битумных систем.

Полипропилен чаще всего используется для литья пластмасс, при этом его впрыскивают в форму в расплавленном виде, образуя сложные формы при относительно низкой стоимости и больших объемах; примерами служат крышки для бутылок, бутылки и фитинги.

Его также можно производить в листовой форме, широко используемой для производства канцелярских папок, упаковки и коробок для хранения. Широкая цветовая гамма, прочность, низкая стоимость и устойчивость к загрязнениям делают его идеальным в качестве защитного покрытия для бумаг и других материалов. Благодаря этим характеристикам его используют в наклейках на кубик Рубика .

Доступность листового полипропилена предоставила возможность дизайнерам использовать этот материал. Легкий, прочный и красочный пластик является идеальным средством для создания светлых оттенков, и был разработан ряд проектов с использованием взаимосвязанных секций для создания сложных дизайнов.

Полипропиленовые волокна используются в качестве добавки к бетону для повышения прочности и уменьшения образования трещин и сколов . [49] В некоторых районах, подверженных землетрясениям (например, в Калифорнии), полипропиленовые волокна добавляются в почву для повышения прочности почвы и ее демпфирования при строительстве фундаментов таких сооружений, как здания, мосты и т. д. [50]

Одежда

Различные полипропиленовые нити и текстильные изделия

Полипропилен является основным полимером, используемым в нетканых материалах , более 50% которого [ требуется цитата ] используется для подгузников или гигиенических изделий, где он обработан для поглощения воды (гидрофильный), а не для естественного отталкивания воды (гидрофобный). Другие области применения нетканых материалов включают фильтры для воздуха, газа и жидкостей, в которых волокна могут быть сформированы в листы или полотна, которые могут быть сложены для формирования картриджей или слоев, которые фильтруют с различной эффективностью в диапазоне от 0,5 до 30 микрометров . Такие применения встречаются в домах в качестве фильтров для воды или в фильтрах типа кондиционеров. Высокоповерхностные и естественно олеофильные полипропиленовые нетканые материалы являются идеальными поглотителями разливов нефти с помощью знакомых [ требуется цитата ] плавучих барьеров вблизи разливов нефти на реках.

Полипропилен, или «полипро», использовался для изготовления базовых слоев для холодной погоды, таких как рубашки с длинными рукавами или длинное нижнее белье. Полипропилен также используется в одежде для теплой погоды, в которой он отводит пот от кожи. Полиэстер заменил полипропилен в этих применениях в армии США, например, в ECWCS . [51] Хотя полипропиленовая одежда не легко воспламеняется, она может плавиться, что может привести к серьезным ожогам, если ее владелец попадет во взрыв или пожар любого рода. [52] Известно, что полипропиленовое нижнее белье сохраняет запахи тела, которые затем трудно удалить. Современное поколение полиэстера лишено этого недостатка. [53]

Медицинский

Наиболее распространенным медицинским применением является синтетический нерассасывающийся шовный материал Prolene , производимый компанией Ethicon Inc.

Полипропилен использовался при операциях по устранению грыжи и пролапса тазовых органов для защиты организма от новых грыж в том же месте. Небольшой участок материала помещается на место грыжи, под кожу, и это безболезненно и редко, если вообще когда-либо, отторгается организмом. Однако полипропиленовая сетка будет разрушать окружающие ее ткани в течение неопределенного периода времени от нескольких дней до нескольких лет.

Известным применением было использование в качестве трансвагинальной сетки для лечения пролапса влагалища и сопутствующего недержания мочи. [54] Из-за вышеупомянутой склонности полипропиленовой сетки к эрозии окружающих ее тканей FDA выпустило несколько предупреждений об использовании медицинских наборов из полипропиленовой сетки для определенных применений при пролапсе тазовых органов, особенно при введении в непосредственной близости от стенки влагалища из-за продолжающегося роста числа эрозий тканей, вызванных сеткой, о которых сообщали пациенты за последние несколько лет. [55] 3 января 2012 года FDA приказало 35 производителям этих сетчатых изделий изучить побочные эффекты этих устройств. Из-за вспышки пандемии COVID-19 в 2020 году спрос на ПП значительно возрос, поскольку он является жизненно важным сырьем для производства ткани, полученной методом мелтблауна , которая, в свою очередь, является сырьем для производства лицевых масок.

Переработка

Большая часть переработки полипропилена использует механическую переработку , как и для полиэтилена: материал нагревают, чтобы размягчить или расплавить его, и механически формируют из него новые продукты. [56] По состоянию на 2015 год менее 1% произведенного полипропилена было переработано. [57] Нагревание разрушает углеродный остов сильнее, чем у полиэтилена, расщепляя его на более мелкие органические молекулы, поскольку метильная боковая группа ПП подвержена термоокислительной и фотоокислительной деградации. [57]

Полипропилен имеет номер «5» в качестве идентификационного кода смолы : [58]

Ремонт

Изделия из полипропилена можно соединять двухкомпонентным эпоксидным клеем или с помощью пистолетов для горячего клея. [59]

PP можно расплавить с помощью техники сварки наконечником скоростной сварки . При скоростной сварке пластиковый сварочный аппарат, похожий на паяльник по внешнему виду и мощности, оснащен трубкой подачи для пластикового сварочного прутка. Наконечник скоростной сварки нагревает пруток и подложку, одновременно вдавливая расплавленный сварочный пруток в нужное положение. Капля размягченного пластика укладывается в соединение, и детали и сварочный пруток сплавляются. В случае с полипропиленом расплавленный сварочный пруток должен быть «смешан» с полурасплавленным основным материалом, который изготавливается или ремонтируется. «Пистолет» наконечника скоростной сварки по сути является паяльником с широким плоским наконечником, который можно использовать для расплавления сварного шва и присадочного материала для создания связи.

Проблемы со здоровьем

Правозащитная организация Environmental Working Group классифицирует полипропилен как малоопасный материал. [60] [ почему? ] Полипропилен окрашен в массе ; в отличие от хлопка , при его окрашивании не используется вода . [61] Полипропилен был наиболее распространенным микропластиковым волокном, обнаруженным в обонятельных луковицах у 8 из 15 умерших людей в ходе исследования. [62]

Горючесть

Как и все органические соединения, полипропилен горюч. [63] Температура вспышки типичного состава составляет 260 °C; температура самовоспламенения составляет 388 °C. [64]

Ссылки

  1. ^ abc Галейтнер, Маркус; Паулик, Кристиан (2014). «Полипропилен». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. стр.  1–44 . doi :10.1002/14356007.o21_o04.pub2. ISBN 9783527306732.
  2. ^ Стинсон, Стивен (1987). «Открыватели полипропиленовой акции премии». Chemical & Engineering News . 65 (10): 30. doi :10.1021/cen-v065n010.p030.
  3. ^ Моррис, Питер Дж. Т. (2005). Пионеры полимеров: популярная история науки и технологии больших молекул. Фонд химического наследия. стр. 76. ISBN 978-0-941901-03-1.
  4. ^ «На этой неделе 50 лет назад». New Scientist . 28 апреля 2007 г. стр. 15.
  5. ^ Ван, Сукси; Муирури, Джозеф Киньяньюй; Су, Сян Юнь Дебби; Лю, Сонглинь; Тхитсартарн, Варинторн; Тан, Бенг Хун; Суварди, Ади; Ли, Цзыбяо; Чжу, Цян; Ло, Сянь Цзюнь (17.01.2023). «Биополипропилен и биокомпозиты на основе полипропилена: решения для устойчивого будущего». Химия: азиатский журнал . 18 (2): e202200972. doi :10.1002/asia.202200972. ISSN  1861-4728. PMID  36461701. S2CID  253825228.
  6. ^ abcd Трипати, Д. (2001). Практическое руководство по полипропилену . Шрусбери: Технология RAPRA. ISBN 978-1859572825.
  7. ^ "Полипропиленовые пластиковые материалы и волокна от Porex". www.porex.com . Архивировано из оригинала 2016-11-14 . Получено 2016-11-09 .
  8. ^ ab Maier, Clive; Calafut, Teresa (1998). Полипропилен: полное руководство пользователя и справочник. Уильям Эндрю. стр. 14. ISBN 978-1-884207-58-7.
  9. ^ Аб Кайзер, Вольфганг (2011). Kunststoffchemie für Ingenieure von der Synthese bis zur Anwendung [ Химия пластмасс для инженеров от синтеза к применению ] (на немецком языке) (3-е изд.). Мюнхен: Хансер. п. 247. ИСБН 978-3-446-43047-1.
  10. ^ "10.4: Синтез полимеров". LibreTexts .
  11. ^ Нюйкен, фон Себастьян; Кольценбург, Майкл; Маскос, Оскар (2013). Polymere: Synthese, Eigenschaften und Anwendungen [ Полимеры: синтез, свойства и применение ] (на немецком языке) (1-е изд.). Спрингер. ISBN 978-3-642-34772-6.[ нужна страница ]
  12. ^ abc Hans., Domininghaus (2011). Kunststoffe: Eigenschaften und Anwendungen (8., Bearb. Aufl ed.). Берлин: Шпрингер Берлин. ISBN 9783642161728. OCLC  706947259.
  13. ^ Джонс, А. Тернер; Вуд, Джин М; Беккет, DR (1964). «Кристаллические формы изотактического полипропилена». Die Marco Chain . 75 (1): 134–58 . doi :10.1002/macp.1964.020750113.
  14. ^ Фишер, Г. (1988). Deformations- und Versagensmechanismen von isotaktischem Polyp(i-PP) obrhalb dr Glasübergangtemperatur [ Деформации- und Versagensmechanismen von isotaktischem полипропилен (i-PP) oberhalb der Glasübergangtemperatur ] (докторская диссертация) (на немецком языке). Университет Штутгарта. ОСЛК  441127075.[ нужна страница ]
  15. ^ abc Сэмюэлс, Роберт Дж. (1975). «Количественная структурная характеристика поведения при плавлении изотактического полипропилена». Журнал полимерной науки: издание по физике полимеров . 13 (7): 1417– 46. Bibcode : 1975JPoSB..13.1417S. doi : 10.1002/pol.1975.180130713.
  16. ^ Ядав, YS; Джейн, PC (1986). «Поведение при плавлении изотактического полипропилена, изотермически кристаллизованного из расплава». Polymer . 27 (5): 721– 7. doi :10.1016/0032-3861(86)90130-8.
  17. ^ ab Cox, W. W; Duswalt, A. A (1967). «Морфологические превращения полипропилена, связанные с его поведением при плавлении и рекристаллизации». Polymer Engineering and Science . 7 (4): 309– 16. doi :10.1002/pen.760070412.
  18. ^ Бассетт, Д.К.; Олли, Р.Х. (1984). «О пластинчатой ​​морфологии изотактических полипропиленовых сферолитов». Polymer . 25 (7): 935– 46. doi :10.1016/0032-3861(84)90076-4.
  19. ^ Бай, Фэн; Ли, Фуминг; Калхун, Брет Х; Куирк, Родерик П; Ченг, Стивен З. Д. (2003). "Физические константы полипропилена". База данных свойств полимеров Wiley . doi :10.1002/0471532053.bra025. ISBN 978-0-471-53205-7.
  20. ^ ab Shi, Guan-yi; Zhang, Xiao-Dong; Cao, You-Hong; Hong, Jie (1993). "Поведение плавления и кристаллический порядок ß-кристаллической фазы полипропилена". Die Makromolekulare Chemie . 194 (1): 269– 77. doi :10.1002/macp.1993.021940123.
  21. ^ Фарина, Марио; Ди Сильвестро, Джузеппе; Терраньи, Альберто (1995). «Стереохимический и статистический анализ полимеризации, стимулируемой металлоценами». Macromolecular Chemistry and Physics . 196 (1): 353–67 . doi :10.1002/macp.1995.021960125.
  22. ^ Варга, Дж. (1992). «Супермолекулярная структура изотактического полипропилена». Журнал материаловедения . 27 (10): 2557–79 . Bibcode : 1992JMatS..27.2557V. doi : 10.1007/BF00540671. S2CID  137665080.
  23. ^ Lovinger, Andrew J; Chua, Jaime O; Gryte, Carl C (1977). «Исследования α- и β-форм изотактического полипропилена путем кристаллизации в градиенте температуры». Journal of Polymer Science: Polymer Physics Edition . 15 (4): 641–56 . Bibcode : 1977JPoSB..15..641L. doi : 10.1002/pol.1977.180150405.
  24. ^ Бинсберген, FL; Де Ланге, BGM (1968). «Морфология полипропилена, кристаллизованного из расплава». Полимер . 9 : 23–40 . doi :10.1016/0032-3861(68)90006-2.
  25. ^ De Rosa, C; Auriemma, F (2006). «Структура и физические свойства синдиотактического полипропилена: высококристаллического термопластичного эластомера». Progress in Polymer Science . 31 (2): 145– 237. doi :10.1016/j.progpolymsci.2005.11.002.
  26. ^ Галамбос, Адам; Волкович, Майкл; Зейглер, Роберт (1992). «Структура и морфология высокостереорегулярного синдиотактического полипропилена, полученного с помощью гомогенных катализаторов». Катализ в синтезе полимеров . Серия симпозиумов ACS. Том 496. С.  104–20 . doi :10.1021/bk-1992-0496.ch008. ISBN 978-0-8412-2456-8.
  27. ^ Rodriguez-Arnold, Jonahira; Zhang, Anqiu; Cheng, Stephen ZD; Lovinger, Andrew J; Hsieh, Eric T; Chu, Peter; Johnson, Tim W; Honnell, Kevin G; Geerts, Rolf G; Palackal, Syrianc J; Hawley, Gil R; Welch, M.Bruce (1994). "Кристаллизация, плавление и морфология фракций синдиотактического полипропилена: 1. Термодинамические свойства, общая кристаллизация и плавление". Polymer . 35 (9): 1884– 95. doi :10.1016/0032-3861(94)90978-4.
  28. ^ Вольфганг, Кайзер (2007). Kunststoffchemie für Ingenieure: von der Synthese bis zur Anwendung [ Химия пластмасс для инженеров: от синтеза к применению ] (на немецком языке) (2-е изд.). Мюнхен: Хансер. п. 251. ИСБН 978-3-446-41325-2. OCLC  213395068.
  29. ^ "Новинки в продукции ФВ Пласт - од ПП-Р к ПП-РКТ" . ФВ - Пласт, а.с., Чехия. Архивировано из оригинала 30 ноября 2019 г. Проверено 30 ноября 2019 г.
  30. ^ Cacciari, I; Quatrini, P; Zirletta, G; Mincione, E; Vinciguerra, V; Lupattelli, P; Giovannozzi Sermanni, G (1993). «Биодеградация изотактического полипропилена микробным сообществом: физико-химическая характеристика полученных метаболитов». Applied and Environmental Microbiology . 59 (11): 3695– 700. Bibcode :1993ApEnM..59.3695C. doi :10.1128/AEM.59.11.3695-3700.1993. PMC 182519 . PMID  8285678. 
  31. ^ Яковлев, Владимир В.; Гельчер, Скотт А.; Бендавид, Роберт (2017). «Деградация полипропилена in vivo: микроскопический анализ сеток, эксплантированных у пациентов». Журнал исследований биомедицинских материалов, часть B: прикладные биоматериалы . 105 (2): 237–48 . doi :10.1002/jbm.b.33502. PMID  26315946.
  32. ^ Киссин, Я. В. (2008). Реакции полимеризации алкенов с катализаторами на основе переходных металлов. Elsevier. стр. 207–. ISBN 978-0-444-53215-2.
  33. ^ Хофф, Рэй и Мазерс, Роберт Т. (2010). Справочник по катализаторам полимеризации переходных металлов. John Wiley & Sons. стр. 158–. ISBN 978-0-470-13798-7.
  34. ^ Мур, Э.П. (1996). Справочник по полипропилену. Полимеризация, характеристика, свойства, обработка, применение . Нью-Йорк: Hanser Publishers. ISBN 1569902089.[ нужна страница ]
  35. ^ Бенедикт, GM; Гудолл, BL, ред. (1998). Металлоценовые катализированные полимеры . Торонто: ChemTech Publishing. ISBN 978-1-884207-59-4.[ нужна страница ]
  36. ^ Sinn, H.; Kaminsky, W.; Höker, H., ред. (1995). Алюмоксаны, Macromol. Symp. 97. Гейдельберг: Huttig & Wepf.[ нужна страница ]
  37. ^ Дорудиани, Саид; Парк, Чул Б.; Кортшот, Марк Т. (1996). «Влияние кристалличности и морфологии на микроячеистую структуру пены полукристаллических полимеров». Polymer Engineering & Science . 36 (21): 2645– 62. doi : 10.1002/pen.10664 .
  38. ^ Дорудиани, Саид; Парк, Чул Б.; Кортшот, Марк Т. (1998). «Обработка и характеристика микроячеистых вспененных смесей полиэтилена высокой плотности/изотактического полипропилена». Polymer Engineering & Science . 38 (7): 1205– 15. doi :10.1002/pen.10289.
  39. ^ "Применение полипропилена". Euroshore. 25 мая 2021 г. Получено 25 мая 2021 г.
  40. ^ "Двуосноориентированные полипропиленовые пленки". Granwell . Получено 2012-05-31 .
  41. ^ Neagu, Cristina (2020-02-05). "Что такое BOPP?". Наклейка Mule . Получено 2021-06-25 .[ ненадежный источник? ]
  42. ^ Технические условия на системы трубопроводов из полипропилена (ПП), рассчитанные на давление , West Conshohocken, PA: ASTM International, 2017, doi :10.1520/f2389-17a
  43. ↑ Зелёная труба помогает шахтерам убрать черную трубу. Журнал Contractor, 10 января 2010 г.
  44. ^ Подрядчик модернизирует свой бизнес. Новости/ 2 ноября 2009 г.
  45. ^ Что делать, если требуется замена трубопровода? Инженерные системы. 1 ноября 2009 г.
  46. ^ Коллине, Пьер; Бело, Франк; Дебодинанс, Филипп; Дюк, Эдуард Ха; Люко, Жан-Филипп; Коссон, Мишель (2006-08-01). «Трансвагинальная техника сеток для восстановления пролапса тазовых органов: управление экспозицией сетки и факторы риска». Международный журнал урогинекологии . 17 (4): 315–320 . doi :10.1007/s00192-005-0003-8. ISSN  0937-3462. PMID  16228121. S2CID  2648056.
  47. ^ Волокна ковров Архивировано 05.04.2010 на Wayback Machine . Fibersource.com. Получено 31.05.2012.
  48. ^ Плетеный полипропиленовый канат недорог и плавучий. contractorrope.com. Получено 28.02.2013.
  49. ^ Баяси, Зиад и Зенг, Джек (1993). «Свойства бетона, армированного полипропиленовым волокном». ACI Materials Journal . 90 (6): 605– 610. doi :10.14359/4439.
  50. ^ Амир-Фарьяр, Бехзад и Аггур, М. Шериф (2015). «Влияние включения волокон на динамические свойства глины». Геомеханика и геоинженерия . 11 (2): 1– 10. doi :10.1080/17486025.2015.1029013. S2CID  128478509.
  51. ^ Расширенная система одежды для холодной погоды третьего поколения (ECWCS). Снаряжение солдата ПМ. Октябрь 2008 г.
  52. ^ USAF Flying Magazine. Безопасность. Ноябрь 2002. access.gpo.gov
  53. ^ Эллис, Дэвид. Get Real: Правдивая история о качественных тканях, прилегающих к коже. outdoorsnz.org.nz
  54. ^ Коллине, Пьер; Бело, Франк; Дебодинанс, Филипп; Дюк, Эдуард Ха; Люко, Жан-Филипп; Коссон, Мишель (2006-08-01). «Трансвагинальная техника сеток для восстановления пролапса тазовых органов: управление экспозицией сетки и факторы риска». Международный журнал урогинекологии . 17 (4): 315–320 . doi :10.1007/s00192-005-0003-8. ISSN  0937-3462. PMID  16228121. S2CID  2648056.
  55. ^ ОБНОВЛЕНИЕ о серьезных осложнениях, связанных с трансвагинальным размещением хирургической сетки при пролапсе тазовых органов: Сообщение о безопасности FDA, FDA, 13 июля 2011 г.
  56. ^ Ли, Хоуцянь; Агирре-Вильегас, Орасио А.; Аллен, Роберт Д.; Бай, Сянлан; Бенсон, Крейг Х.; и др. (2022). «Расширение технологий переработки пластмасс: химические аспекты, состояние технологий и проблемы». Green Chemistry . 24 (23): 8899–9002 . doi : 10.1039/D2GC02588D . ISSN  1463-9262.
  57. ^ ab Thiounn, Timmy; Smith, Rhett C. (2020). «Достижения и подходы к химической переработке пластиковых отходов». Journal of Polymer Science . 58 (10): 1347– 1364. doi :10.1002/pol.20190261. ISSN  2642-4150.
  58. ^ Информационный листок по переработке пластика. Архивировано 22 июля 2010 г. на Wayback Machine , Waste Online.
  59. ^ Athavale, Shrikant P. (20 сентября 2018 г.). Справочник по печати, упаковке и ламинированию: технология упаковки. Notion Press. стр. 224. ISBN 978-1-64429-251-8.
  60. ^ Полипропилен || База данных Skin Deep Cosmetics | Рабочая группа по охране окружающей среды. ewg.com. Получено 02.07.2024.
  61. ^ Chapagain, AK et al. (Сентябрь 2005) Водный след потребления хлопка. ЮНЕСКО-ИГЕ Делфт. Серия отчетов по исследованию ценности воды № 18. waterfootprint.org
  62. ^ Луис Фернандо Амато-Лоуренсо, доктор философии 1,2; Катя Кристина Дантас, доктор философии 2; Габриэль Рибейро-младший, доктор философии 2; и др. (16 сентября 2024 г.) Микропластик в обонятельной луковице человеческого мозга Сеть JAMA Открытое оригинальное исследование Здоровье окружающей среды
  63. ^ Shields, TJ; Zhang, J. (1999). "Опасность возгорания полипропилена". Полипропилен . Серия "Наука о полимерах и технологии". Том 2. Springer, Дордрехт. С.  247–253 . doi :10.1007/978-94-011-4421-6_34. ISBN 978-94-010-5899-5.
  64. ^ "Паспорт безопасности полипропилена A&C Plastics" (PDF) .
На Викискладе есть медиафайлы по теме Полипропилен .
  • Цепная структура полипропилена
  • Полипропилен на Plastipedia
  • Свойства полипропилена и другая информация
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Полипропилен&oldid=1267543837#Двуосно_ориентированный_полипропилен_(BOPP)"