Полипропиленге кіріспе және оның қолданылуы
Полипропилен (PP) — пропилен мономерлерін полимерлеу арқылы алынатын жоғары молекулалық салмақты полимер. Қолданылатын полимерлеу процесіне қарай PP өндірісін бес негізгі әдіске бөлуге болады: ерітіндіде полимерлеу, суспензияда полимерлеу, массада полимерлеу, газ фазасында полимерлеу және біріктірілген масса/газ фазасында полимерлеу. Молекулалық құрылымына сәйкес полипропилен әдетте үш түрге жіктеледі: изотактикалық полипропилен, синдиотактикалық полипропилен және атактикалық полипропилен. Изотактикалық полипропилен — ең кең қолданылатын түрі, жалпы тұтынудың 90%-дан астамын құрайды. Атактикалық полипропилен негізінен қоспаларда, желімдерде және модификацияланған материалдарда қолданылады. Модификацияланған мастербатчтар үшін тасымалдаушы ретінде пайдаланылғанда, ол жоғары тұтқырлықты, жақсы аққыштықты және тамаша қаптау қабілетін ұсынады.
Полипропиленнің қасиеттері
① Механикалық қасиеттері
Полиэтиленмен салыстырғанда, полипропилен әдетте жақсырақ механикалық қасиеттерді қамтамасыз етеді, соның ішінде жоғары беріктік, қаттылық және қаттылық, сондай-ақ жақсартылған беттік жылтырлық. Соған қарамастан, бұл қасиеттер басқа инженерлік пластиктердің қасиеттерімен салыстырғанда салыстырмалы түрде қалыпты болып қалады. Жоғары беріктік талаптарына жоғары кристалды полипропиленді пайдалану немесе толтырғыштар мен арматуралау материалдарын қосу арқылы қол жеткізуге болады.
Полипропиленнің соққы беріктігіне молекулалық масса, кристалдылық және кристалл мөлшері сияқты факторлар әсер етеді, сонымен қатар температураға қатты тәуелді. Оның соққыға төзімділігі төмен температурада төмендеуге бейім. Сонымен бірге, полипропилен иілуге және шаршауға тамаша төзімділікке ие. Бөлме температурасында полипропилен өнімдері шамамен бір миллион циклге дейін қайталанатын иілуге қираусыз төтеп бере алады.
② Электрлік қасиеттері
Полипропилен полярлы емес полимер ретінде тамаша электр оқшаулағыш қасиеттерге ие. Оның электрлік өнімділігі қоршаған ортаның ылғалдылығы мен электр өрісі жиілігінің өзгерістеріне салыстырмалы түрде сезімтал емес, бұл оған диэлектрик және оқшаулағыш материал ретінде, соның ішінде жоғары жиілікті қолданбаларда тиімді жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Полипропилен сонымен қатар тамаша доғаға төзімділікті көрсетеді, доғаға төзімділік уақыты шамамен 130–180 секундты құрайды, бұл пластик материалдар арасында жоғары деп саналады. Алайда оның төмен температурадағы қаттылыққа бейімділігі полиэтилен мен поливинилхлоридпен (ПВХ) салыстырғанда оны кейбір оқшаулау қолданбаларында пайдалануды шектейді. Сондықтан ол негізінен байланыс кабельдерін оқшаулау және электр құрылғыларының корпустары үшін қолданылады.
③ Жылулық қасиеттері
Полипропилен жақсы жылуға төзімділік танытады және әдетте 100°C-тан жоғары температураларда қолданыла алады, жеңіл жүктеме жағдайында шамамен 120°C-қа жетеді. Оның максималды үздіксіз қызмет ету температурасы шамамен 120°C, ал қысқа мерзімді қызмет ету температурасы шамамен 150°C-қа жетуі мүмкін.
Ол сондай-ақ қайнаған су мен буға тамаша төзімділік көрсетеді, бұл оны жоғары қысыммен зарарсыздандыруды қажет ететін медициналық өнімдер үшін ерекше қолайлы етеді. Шамамен 0,15–0,24 Вт/(м·К) жылу өткізгіштігімен, бұл полиэтиленнен төмен, полипропилен тиімді жылу оқшаулауын да қамтамасыз ете алады.
④ Химиялық төзімділік
Полипропилен — полярсыз, кристалды, алкан негізді полимер, химиялық коррозияға жақсы төзімділікке ие. Бөлме температурасында ол еріткіштерде ерімейді, дегенмен кейбір еріткіштердің әсерінен ісінуі мүмкін.
PP әдетте қышқылдарға, сілтілерге, тұздарға және көптеген органикалық еріткіштерге, соның ішінде спирттерге, фенолдарға, альдегидтерге, кетондарға және көптеген карбон қышқылдарына төзімді. Алайда ол күшті тотықтырғыштарға, концентрлі күкірт қышқылына және концентрлі азот қышқылына сезімтал. Ол сондай-ақ қоршаған ортаның кернеулік жарылуына тамаша төзімділікке ие.
Ароматты көмірсутектер мен хлорланған көмірсутектер полипропиленнің ісінуіне әкелуі мүмкін, бұл әсер температура жоғарылаған сайын айқындала түседі. Жоғары температурада полипропилен тетрагидронафталин, декагидронафталин және 1,2,4-трихлорбензол сияқты еріткіштерде ери алады.
⑤ Қоршаған орта қасиеттері
Полипропиленнің ауа райына төзімділігі салыстырмалы түрде нашар. Оның үшінші көміртек атомдарына байланысқан сутек атомдары тотығуға бейім, бұл PP-ны ультракүлгін (УК) сәулеленуге ерекше сезімтал етеді және оттегі мен УК жарығының ұзақ әсерінен ыдырауға бейім етеді.
Тұрақтандырусыз полипропилен тек төрт ай ішінде үй жағдайында сақталғаннан кейін өнімділігінің жылдам нашарлауын бастан кешіруі мүмкін. Сондай-ақ, 150°C температурада шамамен 0,5–3,0 сағат бойы жоғары температуралық қартаюдан кейін немесе шамамен 12 күн атмосфералық әсерге ұшырағаннан кейін ол қаттылыққа айналуы мүмкін.
Сондықтан полипропилен шайырына оның тотығуға және УК деградациясына төзімділігін арттыру үшін әдетте антиоксиданттар мен жарық тұрақтандырғыштары қосылады. Мыс болған жағдайда тотығу деградациясының жылдамдығы бірнеше жүз есе артуы мүмкін. Демек, полипропиленді жеделдетілген деградациядан қорғауға көмектесу үшін салицилиден этилендиамин, бензоил гидразид немесе бензотриазол сияқты мыс ингибиторларын қосу қажет.
ٴوتىنىشتەر
Полипропилен өңдеудің тамаша қасиеттеріне ие, бұл оны әртүрлі өңдеу әдістері арқылы алуан түрлі өнімдерге айналдыруға мүмкіндік береді. Инъекциялық қалыптау арқылы жасалған полипропилен өнімдері кеңінен қолданылады, дәстүрлі полипропилен негізінен күнделікті тұтыну тауарларына арналған. Ал модификацияланған полипропилен автомобиль жасауда, тұрмыстық техникада және өнеркәсіптік бөлшектерде кеңінен пайдаланылады. Мысалы, соққыға төзімділігі модификацияланған полипропилен әдетте бамперлер мен дөңгелек қақпақтары үшін қолданылса, күшейтілген полипропилен аспаптар тақтасына, руль дөңгелектеріне, желдеткіш қалақтарына, тұтқаларға және басқа да бөлшектерге жарамды.
Экструзияланған полипропилен өнімдері де полипропилен тұтынуының едәуір бөлігін құрайды, әсіресе талшықтар мен жіптер. Олардың кең таралуы полипропиленнің тамаша механикалық беріктігіне, тозуға төзімділігіне, химиялық төзімділігіне және салыстырмалы түрде төмен құнына байланысты. Полипропилен жіптері мен талшықты өнімдеріне монофиламенттер, жалпақ жіптер (таспа жіптер) және штапельді талшықтар жатады.
Монофиламенттер төмен тығыздығымен, жоғары беріктігімен және жақсы тозуға төзімділігімен сипатталады, бұл оларды арқандар, балық аулау торлары және ұқсас өнімдерді өндіруге жарамды етеді. Жалпақ жіптер жоғары созылу беріктігіне ие және тыңайтқыштар, цемент, астық және химиялық шикізаттарды қаптауға арналған тоқылған қаптарды өндіруде кеңінен қолданылады. Оларды сондай-ақ жарнамалық материалдар, брезенттер және ұқсас өнімдер үшін тоқылған маталарға өңдеуге болады.
Полипропилен талшықтары кілемдер, одеялдар, киім, жасанды шөп, сүзгі маталары, тоқылмаған материалдар, перделер және басқа да өнімдерді өндіруде кеңінен қолданылады. Экструзиялық өңдеу полипропилен пленкаларын өндіруде де кеңінен қолданылады. Биаксиалды бағытталған полипропилен пленкалары жоғары беріктік пен мөлдірлікке ие, бұл оларды жазу машинкасының ленталары, темекі қаптамасы және тағамдық қаптама қапшықтары сияқты қолданыстарға жарамды етеді.
Басқа экструзиялық полипропилен өнімдеріне құбырлар, парақтар, тар жолақтар, жіктелген пленка иірімжіптері және байлау таспалары жатады. Қуыс полипропилен өнімдері тамаша мөлдірлік, механикалық өнімділік және ылғалдан қорғау қасиеттерін қамтамасыз етеді. Нәтижесінде олар жуғыш заттар, косметика, дәрі-дәрмектер, сұйық отын, химиялық реагенттер және басқа да өнімдер үшін қаптама ыдыстары ретінде кеңінен қолданылады.
Полипропилен сонымен қатар модификацияланған мастербатчтар өндірісінде қолданылатын негізгі синтетикалық шайыр болып табылады. Бұл технологияның алғашқы даму кезеңінде Бейжің пластмасса өнеркәсібі компаниясының техниктері Яньшань мұнай-химия зауытында изотактикалық полипропилен өндірісінің қосымша өнімі болып табылатын атактикалық полипропиленді (АПП) ауыр кальций карбонатымен және тиісті қоспалармен бірге пайдаланып, толтырылған модификацияланған мастербатчтар өндірді. Бұл мастербатчтар жазық жіптер мен байлау таспалары сияқты полипропилен өнімдеріне қосылып, басып шығаруға жарамдылықты жақсартты, өнімнің шөгуін азайтты және жалпы экономикалық тиімділікті арттырды.
Бұл тәсіл мұнай-химиялық қосалқы өнімді пайдаланудың тиімді жолын да ұсынды. Атактикалық полипропиленге қолдану аясын анықтау арқылы бұл процесс осы әйтпесе толық пайдаланылмайтын материалдың құнын арттыруға көмектесті. Алайда синтетикалық шайыр өндіру технологияларының үздіксіз дамуымен полипропиленнің изотактикалығы артты, ал атактикалық полипропиленнің шығымы мен сапасы біртіндеп төмендеді. Толтырғышпен модификацияланған мастербатчтардың өндіріс көлемі мен қолдану аясы қарқынды кеңейген сайын, атактикалық полипропиленді тасымалдаушы шайыр ретінде пайдалануды жалғастыратын өндірушілер саны азайды.
Бүгінгі таңда изотактикалық полипропилен толтырғышпен модификацияланған мастербатчтарда қолданылатын тасымалдаушы шайырлардың басым бөлігін құрайды. Шағын көлемді сусымалы полимерлеу процестері арқылы өндірілген ұнтақ полипропилен де бұл қолдануда маңызды рөл атқаруды жалғастыруда.
