книги из ГПНТБ / Иванюков Д.В. Полипропилен (свойства и применение)

* Здесь и далее в скобках указана методика по ASTM.

ФРГ.* Ведущими производителями полипропилена в ФРГ яв­ ляются три фирмы: BASF (товарное наименование полипропилена — новолен), Hüls, Weba Chemie» (вестолен Р) и «Varbwerke Höchst» (хостален РР).

Новолен выпускается в виде крошки (марка 1300 ZX) и грану­ лята (марки 1300 ЕХ, 1300 НХ и 1300 LX). Названные типы новолена существенно различаются по величине индекса расплава. Марки новолена мало отличаются друг от друга по комплексу физикомеханических свойств (за исключением высокомолекулярного ново­ лена 1300 ZX). Свойства новолена различных марок приведены в табл. II.2.

Новолен 1320 LX и 1320 НХ благодаря высокой текучести рекомендуется применять в основном для производства волокон,

40

Т е п л о ф и з и ч е с к ие с в о й с т в а

41

двухосиоориеятированной, плоскощелевой или рукавной пленок, ориентированных лент и пленочных нитей (рафии) для изготовления фильтровальных тканей, высокопрочных тканых мешков, сумок, увязочных средств и т. п. Для изготовления тары методом экструзии с раздувом, а также труб, листов и профильно-погонажных изделий применяют новолен 1300 ЕХ. Литьем под давлением изготовляют различные изделия из новолена разных марок, обладающего отно­ сительно высокой текучестью (1320 LX, 1320 НХ и в некоторых случаях 1300 ЕХ). Новолен 1300 ZX пригоден для прессования.

Вестолен Р маркируется многозначным числом, в котором первая цифра характеризует текучесть расплава (чем меньше эта цифра, тем выше текучесть). Вторая цифра отражает степень кристаллич­ ности материала (чем она меньше, тем выше степень кристаллич­ ности). Третья цифра отвечает определенной композиции, а чет­ вертая — содержанию специальных добавок. После четырехзначных чисел могут стоять также буквы, обозначающие область применения материала (например, F — для производства пленки, L — для производства изделий с повышенной светостойкостью, S — для производства изделий с высокой стойкостью к воспламенению) или присутствие в нем модифицирующих наполнителей (например, G — стекловолокно, Т — тальк).

Для производства экструзионных изделий технического назна­ чения (таких, как трубы, листы, профили и т. п.) применяется весто­ лен марок Р 6202, Р 6202 S, Р 6522, Р 6206 S, Р 6522. Плоскую пленку рекомендуется получать из вестолена Р 2200 F и Р 2210 F. Из вестолена марок Р 5200 F, Р 5500 F изготавливают рукавную пленку, пленочные нити и волокна. Для производства тары экстру­ зией с раздувом используют вестолен марок Р 5200, Р 5232 G, Р 5500,

42

Р 5700, Р 6200, Р 6500. Литьем под давлением получают различные изделия из вестолена марок Р 2200, Р 4200, Р 5200, Р 5206 S, Р 5232 G, Р 5272 Т, Р 6502, Р 6206 S и др.

Хостален РР различается по маркам в соответствии с величиной молекулярного веса (индекса расплава). Выпускаются шесть основ­ ных базовых марок хосталена, которые обозначаются в соответствии с интервалом значений индекса расплава следующими буквами:

На основе каждой базовой марки (хостален РРН, РРК и т. п. выпускаются различные марки хосталена, отличающиеся по рецеп­ турам стабилизаторов. Рецептуре стабилизации соответствует дву­ значное число; третья цифра отвечает твердости материала (изме­ ренной при вдавливании шарика по методике DIN53456); четвертая цифра указывает на тип материала (0 — гомополимер; 1, 2, 3, 4 — сополимеры с соответственно возрастающей ударной вязкостью).

Таким образом, название марки «хостален РРН 1050», например, означает полипропилен с индексом расплава при 230 °С и нагрузке

индекс расплава, равный 5—10 г/10 мин, стабилизирован по рецеп­ туре № 40 (нетоксичный термостабилизатор, рекомендуемый для изготовления изделий, контактирующих со щелочными моющими средствами), а твердость этого гомополимера соответствует цифре 6 (примерно 68 МН/м2).

Фирма «Varbwerke Höchst» выпускает ряд специальных марок полипропилена, обозначаемых дополнительно буквами после четы­ рехзначного числа. Эти буквы указывают либо на тип наполнителя и модифицирующей добавки (АѴ — асбонаполненный полипропи­ лен; GV — стеклонаполненный; ТУ — наполненный тальком; AST — добавка антистатических веществ), либо на специальное свойство или назначение (F — для производства пленок; М — для получения мононитей, волокон; FL — полипропилен с повышенной огнестой­ костью; LS — полипропилен с повышенной устойчивостью к дей­ ствию ультрафиолетовых лучей и т. п.).

В таблице II.3 приведены основные показатели свойств хоста­ лена РР различных марок.

Из сопоставления физико-механических свойств новолена весто­ лена и хосталена по данным, приведенным в табл. II.2 и II.3, сле­ дует, что вырабатываемые в ФРГ марки полипропилена в основном равноценны по своим показателям. Различие состоит лишь в пони­ женной плотности новолена (0,896 Мг/м3) по сравнению с плотностью вестолена и хосталена (0,902—0,915 Мг/м3), в его несколько мень­ шей температуре плавления и отчасти в электрических свойствах

43

46

переработки и области применения. Например, материал для экструзии технических изделий общего назначения обозначается дополнительной буквой Б, для производства пленок— F, для литья под давлением — М, для производства мононитей — И, фибриллированных пленочных изделий — Z и т. д.

Буква Т в названии базовой марки означает, что речь идет о сопо­ лимере на основе полипропилена. Последующая цифра 6 или 8 характеризует примененный термостабилизатор (обычный или с по­ вышенной эффективностью) и, наконец, последней цифрой (1, 2 или 6) отмечается светостабильность материала (1 — нормального исполнения, 2 — с повышенной светостабильностыо, 6 — черного цвета с максимальными светостойкостью и долговечностью).

Для переработки основными методами и для производства опре­ деленных изделий рекомендуются следующие базовые марки поли­ пропилена фирмы «Shell Chemical»:

более 15 марок полипропилена под общим товарным наименованием «чиссо-полипро».

Маркировка чиссо-полипро складывается из букв, первые две из которых отвечают рекомендуемой области применения материала. Например, буквы СР в начале обозначения марки говорят о том, что полимер предназначен для общих технических целей; NS — для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продук­ тами; НВ — для изготовления изделий с повышенной ударной вязкостью; НЕ и HI — для изготовления изделий, подвергающихся длительному нагреву; РВ — для производства труб, TF — пленок и т. п. Буквы, стоящие в обозначении марки чиссо-полипро вслед за первыми двумя, соответствуют рекомендуемому методу пере­ работки. Так, буква М обозначает марку полипропилена для литья под давлением, L — для экструзии.

Таким образом, полная маркировка экструзионной марки поли­ пропилена общего назначения — чиссо-полипро CP-L, литьевой марки общего назначения — чиссо-полипро CP-ММ (последняя

47

М ЕХ А Н И Ч ЕС К И Е СВОЙСТВА П О Л И П РО П И Л ЕН А

Влияние молекулярной структуры и стереорегулярности цепей на механические свойства

Физико-механические свойства полипропилена, как отмечалось выше, зависят от молекулярной и от надмолекулярной структуры полимера, причем влияние последней обычно является определя­ ющим и перекрывает влияние молекулярных характеристик, вслед­ ствие чего многие закономерности влияния молекулярной структуры оказываются неоднозначными. Определяющими факторами моле­ кулярной структуры являются стереоизомерный состав и молекуляр­ ный вес полимера.

Атактическая фракция в чи­ стом виде обладает свойствами аморфных эластомеров, изотак­ тическая — свойствами высоко­ кристаллических полимеров, а стереоблок-полимеры по меха­ ническим свойствам занимают промежуточное положение [3, 4, 12]. При этом полагают [13], что влияние стереоблоков, при­ сутствующих в образце, анало­ гично влиянию атактических участков, заключенных между изотактическими (кристалличе­ скими) областями полимера.

Механические свойства полипропилена характеризуются диа­ граммой растяжения, представляющей собой зависимость напряже­ ния, отнесенного к начальному сечению образца, от относительного удлинения.

На рис. II.8 показаны типичные диаграммы растяжения изотактического, стереоблочного и атактического полипропилена. Из рисунка видно, что зависимости напряжения от удлинения для различных стереоизомеров полипропилена принципиально отли­ чаются друг от друга. Для изотактического полипропилена полу­ чается диаграмма, типичная для кристаллических полимеров [15]. В случае стереоблочного полимера достаточно относительно неболь­ ших напряжений (около 4—7 МН/м2) для достижения большого удлинения, причем напряжение нарастает плавно вплоть до разрыва образца. После снятия нагрузки большая часть деформации исчезает (образец восстанавливается). Эта закономерность показывает, что стереоблочный полипропилен по деформационным свойствам подобен каучукоподобным полимерам (эластомерам). Наконец, при испыта­ нии атактического полипропилена обнаруживается значительная необратимая (пластическая) деформация при небольших напряжениях

Содержание атактической ерракции,°/о

Рис. 11.10. Зависимость предела теку­ чести и относительного удлинения при разрыве от содержания атактической фракции для полипропилена марки.

031110 (005).

Степень изотактич~ мости, %

Рис. II.9. Зависимость предела текучести от сте­ пени изотактичностп для образцов с различным индексом расплава.

Степень изотактичности,°!о

Рис. 11.12. Зависимость твердости ПО' Роквеллу от степени изотактичности для образцов полипропилена с различ­ ным индексом расплава:

1 — > 1 г/10 мин; 2 — < 0 , 3 г/10 мин.