Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 5

Сегодня модификации полипропилена — это отдельная и большая отрасль промышленности, часто связанная непосредственно с производством полипропилена или, в некоторых случаях, полностью независимая от самих стадий полимеризации. Полипропилен может быть модифицирован любым количеством усиливающих агентов, начиная от стекловолокна и асбеста для повышения прочности и заканчивая проводящими добавками, такими как углеродная сажа, нержавеющая сталь и углеродные волокна, а также карбонатом кальция, тальком и слюдой для повышения жесткости и целым рядом других добавки для достижения особых эффектов в компаунде. Влияние на общие свойства материала во многом зависит от типа наполнителя, особенно от его формы, химического состава добавки, уровня дозирования и температурного диапазона конечного нанесения. Далее мы будем более подробно рассматривать полипропиленовые композиты, состоящие из талькового наполнителя, стекловолокна, базальтового волокна и слюдяного армирования.

Разумеется, рынок полипропилена значительно вырос за последние 60 лет. Причины этого роста заключаются в универсальности полимера, способности полимера модифицироваться и адаптироваться к конкретным применениям, общего баланса физических, механических, электрических, химических и термических свойств и не в последнюю очередь за счет конкурентоспособной цены, без которой широкое коммерческое производство материалов просто не имеет смысла. Кроме того, материалы на основе полипропилена имеют очень хорошую стабильность в широком диапазоне температур и отлично сохраняют механические свойства после переработки (об этом мы также будем говорить в следующих частях), а также во многих случаях способность к сжиганию. Конкурентоспособная цена обусловлена широкой доступностью основного мономера и простотой систем полимеризации, доступных сегодня. Полимер можно перерабатывать на разнообразном оборудовании, что позволяет легко, просто и безопасно преобразовывать его в самые разные изделия, которые можно использовать в самых разных областях человеческой деятельности. По этим причинам полипропилен имеет хорошее будущее как один из ключевых строительных материалов человечества как минимум в текущем столетии. Теперь пришло время более подробно поговорить об основных типах этого материала и рассмотреть их свойства. И начнем с описания свойств основного материала, то есть гомополимера.

Как это типично для большинства термопластических материалов, основные свойства полипропилена в расплавленном состоянии определяются средней длиной полимерных цепей и широтой распределения длин полимерных цепей в данном продукте. В твердом состоянии основные свойства материала отражают тип и количество кристаллических и аморфных областей, образованных из полимерных цепей. Полукристаллический полипропилен — это термопластичный материал, содержащий как кристаллическую, так и аморфную фазы. Относительное количество каждой фазы зависит от структурных и стереохимических характеристик полимерных цепей и условий, при которых смола превращается в конечные продукты, такие как волокна, пленки, трубы и различные другие геометрические формы во время изготовления путем экструзии, термоформования или обычного формования. Полипропилен обладает превосходными и желательными физическими, механическими и термическими свойствами, когда он используется при комнатной температуре. Он относительно жесткий, имеет высокую температуру плавления, низкую плотность и относительно хорошую стойкость к ударам. Эти свойства могут быть изменены относительно простым способом путем изменения содержания и распределения регулярности (тактичности) цепи, средней длины цепи, включения сомономера, такого как этилен, в полимерные цепи и включения модификатора ударной вязкости в формулу компаунда.

Полипропилен, содержащий только мономер пропилена в твердой полукристаллической форме, называется гомополимером полипропилена (HPP или более типичное сейчас обозначение PP-H), и мы используем это для обозначения формы i-PP. Полипропилен, содержащий этилен в качестве сомономера в цепях полипропилена на уровнях примерно 1-8%, называется статистическим или рандом-сополимером (PP-R или, как раньше называли этот материал, RCP). PP-H, содержащий смешанную фазу PP-R с содержанием этилена 45–65%, называется ударным или блок-сополимером (PP-B или, как его называли раньше, ICP). Также принято называть гомополимер полипропилена PP-H типом 1, блок-сополимер (или, точнее, блок-сополимеры, поскольку это целый ряд материалов) — типом 2, а рандом-сополимер — типом 3 полипропилена. Кроме того, существует и четвёртый тип полипропилена, которые появился сравнительно недавно, всего около 15 лет назад. Он получил обозначение PP-RCT, что расшифровывается как термостабилизированный рандом-сополимер полипропилена. По сути, это PP-R, однако улучшенный модификаторами термостойкости и ударопрочности, за счет чего трубы из этого материала можно делать с более тонкими стенками, чем из обычного PP-R, и они будут демонстрировать при этом точно такие же эксплуатационные характеристики. Каждый из этих типов материалов будет описан более подробно ниже, и в следующей части мы начнем изучать свойства гомополимера полипропилена PP-H.