Физико-химические свойства различных типов полипропилена

Мы достаточно подробно говорили о химической структуре сшитого полиэтилена и его физико-механических свойствах, теперь пришло время подробно рассказать и о полипропилене, а точнее — его типах. И начнём как раз с химической структуры полипропилена, поскольку она во многом и определяет физические свойства материала и его разновидностей. По химической структуре полипропилен (или, иначе говоря, полимеризованный пропилен) относится к высокомолекулярным соединениям со сложными молекулярными цепочками, которые, в свою очередь, составлены из простых молекул вещества с низкой молекулярной структурой. Такие простые по структуре вещества называются мономерами, полипропилен же — полимер, поскольку его химическая структура сложна. При этом заметим, что речь идёт о гомополимере полипропилена (то есть основном, типичном материале), а его разновидности ещё сложнее в плане структуры. И здесь уместно будет вспомнить, что даже гомополимеры могут весьма различаться между собой, однако об этом чуть ниже, а пока несколько слов о получении полипропилена.

Для этого используются специальные вещества — катализаторы, которые делают возможной реакцию и, соответственно, получение полимера из исходного сырья (как правило, нефтепродуктов). Катализаторами чаще всего выступают соединения титана (например, хлориды титана) или алюминия с углеводородами особой структуры. Не вдаваясь в подробности относительно катализаторов (для нас это не столь важно), отметим, что получаемые вещества, несмотря на то, что относятся к одному и тому же типу полимера — полипропилену, получаются очень и очень разными по своим физико-химическим свойствам. От чего это зависит? Логично предположить, что от химической структуры получаемого материала. И так оно и есть на самом деле. В зависимости от расположения так называемых метильных групп по отношению к основной цепочке или молекуле полипропилена, материал резко меняет свои свойства. По расположению метильных групп по отношению к главной цепи различают такие виды полипропилена, как синдиотактический, изотактический и тактический, причём под тактичностью здесь понимается способ присоединения метильной группы к полимерной цепи. Теперь о каждом из указанных типов полипропилена несколько подробнее.

Изотактический полипропилен. Химическую структуру этой разновидности полипропилена можно представить уже исходя из названия: метильные группы здесь присоединены к молекуле полимера лишь с одной стороны. Хорошо это или плохо? Давайте представим группу молекул, рассредоточенную по всей цепочке — каковы будут свойства данного вещества? Как минимум, оно будет непрочным, обладать низкой плотностью, легко деформироваться. А теперь представим вещество, в котором эта же группа располагается в строго упорядоченной структуре и достаточно компактно. Совершенно очевидно, что прочность такого вещества повышается в разы. И именно таким и является изотактический полипропилен. Это очень плотный полимер, который идеально подходит для изготовления различных строительных изделий, а также для производства полимерных труб. При этом трубы из изотактического полипропилена могут выполняться не только для холодного водоснабжения, но также и для систем горячего водоснабжения и даже отопления. Однако здесь всё зависит от типа уже самого изотактического полипропилена, и об этом мы будем говорить ниже. А пока давайте скажем несколько слов о других разновидностях гомополимера полипропилена.

Синдиотактический полипропилен. В этом типе полипропилена метильные группы размещаются уже не с одной, а с двух сторон от главной цепи, тем не менее расположение всё равно остаётся достаточно упорядоченным и такой материал достаточно прочен, но... лишь для бытовых изделий, а трубы и трубопроводную арматуру из синдиотактического полипропилена практически не изготавливают, поскольку физико-механические характеристики материала всё же не такие впечатляющие, как у изотактических разновидностей полипропилена. Здесь наблюдается чередование метильных групп с двух сторон от основной цепи в определённой последовательности и поэтому синдиотактический полипропилен более прочен и долговечен, чем атактический, о котором речь ниже, но у него есть и ещё один недостаток — сильная уязвимость для ультрафиолетового излучения — этот полипропилен прозрачен, да и по прочности весьма существенно уступает изотактическим типам.

Атактический полипропилен. Самая ненадёжная в конструктивном отношении разновидность полипропилена, где метильные группы так же, как и в случае с синдиотактической разновидностью, располагаются с обеих сторон главной цепи молекул полимера, но при этом абсолютно хаотично. Подобная химическая структура определяет и физические свойства полимера, который на вид представляет собой каучукоподобный материал с высокой пластичностью. Конечно же, атактический полипропилен применять для производства труб и трубопроводной арматуры просто невозможно — и даже бытовую пластмассу (игрушки, посуду и т. д.) из него не изготавливают. Тем не менее, атактический полипропилен используется, например, в строительстве в качестве различных модификаторов битума, за счёт чего битум приобретает требуемые для тех или иных работ качества. Ну а теперь мы вновь обратимся к изотактическому полипропилену и далее будем говорить только о нём, поскольку этот материал интересует нас лишь с точки зрения производства труб и трубопроводной арматуры.