4.1.2. Полипропилен

В промышленности полипропилен получают стереоспецифической полимеризацией пропилена на комплексных катализаторах Циглера-Натта. Тепловой эффект полимеризации пропилена составляет около 58,7 кДж/моль или 1395 кДж/кг, т.е. почти в 3 раза меньше, чем при полимеризации этилена.

Выпускаемый промышленностью полимер является смесью различных структур, соотношение которых зависит от условий получения. Он представляет собой порошок белого цвета или гранулы с насыпной плотностью 400-500 кг/м³. Наибольший интерес представляет ПП с молекулярной массой 80-200 тыс. и содержанием изотактической части 80-95%. Это термопластичный продукт со степенью кристалличности 60-85% и температурой плавления 160-170⁰С; плотность его составляет 900-910 кг/м³.

Полипропилен отличается значительной прочностью при растяжении, твердостью, жесткостью, высокой ударной вязкостью, теплостойкостью, малой газо- и паропроницаемостью (в 3-4 раза меньшей, чем у ПЭ). Он устойчив к действию кислот, оснований и водных растворов солей, минеральных и растительных масел, пероксида водорода. Заметное влияние на него оказывают только галогены, хлорсульфоновая и дымящаяся азотная кислоты. Полипропилен в органических растворителях при комнатной температуре нерастворим, но частично в них набухает. При температуре выше 80⁰С он растворяется в ароматических (бензол, толуол) и хлорированных углеводородах.

Вследствие наличия третичных углеродных атомов ПП чувствителен к действию кислорода, особенно при повышенных температурах и солнечном свете. Поэтому при переработке его обязательно стабилизируют аминами (дифениламином) и сажей (1-2%). Стабилизированный ПП не разлагается при нагревании на воздухе до 250-300⁰С и может храниться до 20 лет. Он меньше, чем ПЭ, подвержен растрескиванию под действием агрессивных сред.

Полипропилен перерабатывается всеми способами, используемыми для термопластов, сваривается и склеивается. Его можно напылить на металл, покрывать им бумагу, ткань и картон. Он хорошо совмещается с синтетическими и натуральными каучуками (бутадиен-стирольным, этилен-пропиленовым, полиуретановым, силоксановым, бутилкаучуком), полиэтиленом, полистиролом, поливинилхлоридом и другими полимерами. В качестве компонента пиротехнических составов применения пока не нашел.

Полипропилен подвергают хлорированию, сульфохлорированию, фосфорхлорированию, озонированию и т.д., изменяя тем самым его свойства и расширяя области применения.

Хлорированный ПП представляет собой полимер аморфного строения. Отщепление хлора происходит при температуре 100-120⁰С. С увеличением содержания хлора в пропилене возрастают растворимость, твердость и плотность; в то же время температура размягчения вначале снижается, а затем начинает повышаться. Хлорированный ПП, содержащий более 45% хлора, не имеет области высокоэластического состояния; он сразу из стеклообразного переходит в вязкотекучее состояние. Такой полимер может найти применение в составах цветных огней.

4.1.3. Сополимеры на основе этилена и пропилена

Этилен и пропилен сополимеризуются между собой и с другими мономерами с образованием сополимеров, обладающих более высокими показателями по сравнению с гомополимерами. Наибольшее промышленное распространение получили сополимеры этилена с винилацетатом и этилена с пропиленом.

Сополимеры этилена с винилацетатом получают полимеризацией исходных мономеров под высоким давлением в присутствии инициаторов радикальной полимеризации. Сополимеризацию можно представить следующей схемой:

Свойства сополимеров зависят от соотношения мономеров в макромолекуле. С повышением содержания винилацетата кристалличность, прочность при растяжении, твердость и теплостойкость уменьшаются, а плотность, эластичность, прозрачность и адгезия увеличиваются. При содержании в сополимере 5-15 моль.% винилацетата его свойства сходны со многими свойствами полиэтилена высокого давления; при 16-25 – сополимеры каучукоподобны, а при 26-35 легко разлагаются, образуя мягкие, клейкие продукты. Техническое название сополимеров – севилен. Севилен превосходит полиэтилен по прозрачности и эластичности при низких температурах. Полярный характер винилацетатной группы повышает его адгезию к различным материалам. Севилен стоек к органическим кислотам и минеральным маслам; нестоек к бензину. Используется для получения пленок, лаков, клеев.

Сополимеры этилена с пропиленом. Сополимеризацию этилена с пропиленом можно представить схемой:

Свойства сополимера существенно зависят от количества находящегося в нем пропилена. По мере увеличения его содержания наблюдается уменьшение степени кристалличности, повышение гибкости и эластичности. При содержании пропилена более 20 моль.% сополимер из кристаллического твердого продукта превращается в аморфный мягкий. В случае соотношения 1:1 между обоими ингредиентами в исходной смеси (или при очень небольшом избытке пропилена) образуются аморфные каучукоподобные продукты, которые по своим свойствам не уступают натуральному каучуку.

Свойства сополимеров этилена с пропиленом зависят также от молекулярной массы и степени кристалличности, которая при 20⁰С в зависимости от содержания пропилена находится в пределах 58-75%. Плотность их составляет ~ 930-945 кг/м³. По химической стойкости данные сополимеры занимают промежуточное положение между полиэтиленом низкого и высокого давления, но в отличие от них имеют значительно большую стойкость к растрескиванию в агрессивных средах.