Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 2

Из-за соответствующей реологии расплава и теплового поведения материалы на основе полипропилена могут широко обрабатываться на разнообразном оборудовании – от литья под давлением до оборудования, предназначенного для использования в других отраслях промышленности, например, для каландрирования и оборудования для производства пленки с раздувом с воздушным закаливанием. Кроме того, имея самую низкую среди товарных пластиков плотность (примерно 0,9 г/см3), дальнейшее укрепление полипропиленовых композитов при текущих темпах роста практически обеспечено за счет хороших механических свойств при сниженной стоимости за единицу объема. Наконец, поскольку многие крупные компании разрабатывают свою продукцию, полипропилен выделяется как основной продукт с широчайшей гибкостью конструкции и простотой переработки. Его превосходная термическая стабильность, низкая плотность (помогает в отделении от других материалов), химическая инертность и инертность к окружающей среде и даже его калорийность в случае сжигания – всё это делает его привлекательным в качестве строительного материала. Глобальные поставки от нескольких производителей, расположенных по всему миру, обеспечивают хорошие точечные поставки в отдельных регионах по конкурентоспособным ценам.

К тому же с начала нынешнего века наблюдается значительное увеличение производственных мощностей. Баланс спроса и предложения выгоден потребителю, а это контролирует цены и гарантирует, что подходящие по соотношению цены и качества материалы всегда будут доступны. Кроме того, в следующие десятилетия будет доступно значительное количество полипропилена, полученного путем переработки вторичного сырья. Качество этого переработанного материала сильно различается по степени чистоты, но считается, что он подходит для различных применений, включая даже требовательные по характеристикам автомобильную и трубную отрасли. Потоки промышленных отходов сегодня используются для компаундирования, и эта тенденция будет продолжаться и дальше. Кроме того, постпотребительские отходы, в основном связанные с упаковкой, становятся всё более доступными, но пока они часто получаются более низкого качества (например, иногда ограничиваются продуктами с черным пигментом). Данные об основных конечных потребителях в каждом регионе и ожидаемом росте различных конечных пользователей в каждом регионе приведены в соответствующих маркетологических исследованиях, в том числе и на русском языке.

Исходный гомополимер полипропилена характеризуется высокой жесткостью, более высокой термостойкостью и температурой плавления (+ 157 °C), но страдает плохой ударопрочностью при низких температурах (ниже 0 °C) и относительно низкой прозрачностью. Последствия модификации гомополимерной полипропиленовой смолы для исправления низкотемпературной хрупкости и, тем самым, повышения ударопрочности будут описаны ниже, мы же поговорим о других важных материалах. Рандом-сополимерные смолы получают путем смешивания мономера полипропилена на первых стадиях полимеризации с этиленом или с другим сомономером, таким как бутен. При низком уровне включения сомономера полученная смола демонстрирует несколько более низкую жесткость, более низкую температуру плавления и пониженную твердость по сравнению с гомополимером полипропилена. Однако рандом-сополимеры отличаются большей прозрачностью, меньшей устойчивостью к покраснению и улучшенной ударопрочностью при температуре 0 °C. Гетерофазные сополимерные смолы (называемые так, потому что их морфология обычно состоит из двух или более фаз) имеют более низкую жесткость и улучшенную ударную вязкость при низкой температуре, вплоть до –40 °C (в зависимости от типа и количества дисперсной фазы). Эти смолы часто демонстрируют более сложное термическое поведение (например, две или более точки плавления и пониженную жесткость при повышенной температуре).

Важные эксплуатационные характеристики для типичных марок полипропиленовых смол мы представим ниже, а затем будут описаны взаимосвязи между структурой пропилена и свойствами, которые подходят для различных областей применения. Итак, одной из важнейших характеристик считается индекс текучести расплава. Чем больше индекс текучести расплава термопласта (MFR, ранее MFI, так что если встретите такое обозначение, учтите, что это одно и то же), тем меньше его вязкость. MFR у гомополимера полипропилена (обычно этот материал обозначают как PP-H) составляет 34 МПа, у рандом-сополимеров (PP-R) MFR составляет 28 МПа, а у блок-сополимеров, обозначаемых PP-B (еще одна группа материалов, получаемых сополимеризацией гомополимера с полиэтиленом), MFR равен 27 МПа. Далее рассмотрим показатель удлинения при растяжении. Для PP-H оно равно 6%, для PP-R/PP-RCT (свойства обычного и термостабилизированного рандом-сополимеров полипропилена во многом совпадают) — уже 13%, а PP-B занимает промежуточное положение с 8%. Температура теплового отклонения при давлении в 455 КПа (стандартное испытательное давление) составляет: для PP-H — +94 °C, для PP-R — +76 °C и для PP-B — +90 °C. Наконец, по содержанию этилена и его полимеров ситуация следующая. Для PP-H оно ожидаемо равно нулю, содержание этилена в рандом-сополимерах PP-R/PP-RCT составляет 3,5%, а в блок-сополимерах — до 7%. Дело в том, что различные блок-сополимеры содержат различное количество этилена (или полиэтилена), и эти данные вы можете посмотреть в других наших статьях по этим материалам.