Сравнение характеристик труб из ПЭ, ПП, ПВХ

Полипропилен

Материал, родственный полиэтилену, также образующийся в результате полимеризации этилена, а именно по технологии низкого давления.

Полипропилен – синтетический термопластичный неполярный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Продукт полимеризации пропилена. Твердое вещество белого цвета. Выпускается в форме гомополимера и сополимеров, получаемых сополимеризацией пропилена и этилена в присутствии металлоорганических катализаторов при низком и среднем давлениях, в виде гранул стабилизированных, окрашенных или неокрашенных.
Обычное обозначение полипропилена на российском рынке – ПП, но могут встречаться и другие обозначения:
РР (полипропилен), PP HO или PP homopolymer (полипропилен гомополимер), HIPP (высокоизотактический полипропилен гомополимер), РР-Х, PP-XMOD (сшитый полипропилен), PPCP или PP/Co или PP block-copolymer или PP impact copolymer (полипропилен блок-сополимер, блок-сополимер пропилена и этилена), PPМ (блок-сополимер пропилена и этилена с низким содержанием полиэтилена), PPR (блок-сополимер пропилена и этилена со средним содержанием полиэтилена), PPU (блок-сополимер пропилена и этилена с высоким содержанием полиэтилена), PPH (блок-сополимер пропилена и этилена с очень высоким содержанием полиэтилена), PP random copolymer (статистический сополимер пропилена и этилена), PP-EPDM или PP/EP (смесь полипропилена и тройного сополимера этилена, пропилена и диена), EPP (вспенивающийся полипропилен), EMPP (полипропилен, модифицированный каучуком), mРР (металлоценовый полипропилен).
Условное обозначение отечественного полипропилена и сополимеров пропилена, выпускаемых в соответствии с ГОСТ 26996-86, состоит из названия материала «полипропилен» или «сополимер» и пяти цифр. Первая цифра 2 или 0 указывает на то, что процесс полимеризации протекает на комплексных металлорганических катализаторах при низком или среднем давлении соответственно. Вторая цифра указывает вид материала: 1 – полипропилен; 2 – сополимер пропилена. Три последующие цифры обозначают десятикратное значение показателя текучести расплава. Далее через тире указывают номер рецептуры стабилизации, затем сорт и обозначение стандарта, в соответствии с которым изготавливается полипропилен и его сополимеры.
Пример условного обозначения полипропилена марки 21020, стабилизированного по рецептуре 02, 1-го сорта: Полипропилен 21020-02, сорт 1, ГОСТ 26996-86.
При выпуске окрашенного полипропилена или сополимера в обозначении дополнительным словом указывают цвет и трехзначное число, обозначающее номер рецептуры окрашивания. Пример условного обозначения полипропилена марки 21030, стабилизированного по рецептуре 06, окрашенного в красный цвет по рецептуре 105, 1-го сорта: Полипропилен 21030-06, красный, рец. 105, сорт 1, ГОСТ 26996-86.
Исходя из условного обозначения полипропилена, разделив число из трех последних цифр в марке полипропилена на 10, можно найти ПТР и определить наиболее подходящий способ переработки конкретной марки ПП. ПТР < 1 - экструзия; ПТР от 2,5 до 4 - экструзия с раздувом, ПТР 3 и более - литье под давлением.
Марки полипропилена и сополимеров пропилена устанавливаются в зависимости от способа их получения, свойств и назначения. В соответствии с ГОСТ 26996-86 полипропилен низкого давления включает в себя одиннадцать марок: 21003, 21007, 21012, 21015, 21020, 21030, 21060, 21100, 21130, 21180, 21230; полипропилен среднего давления включает в себя четыре марки: 01003, 01005, 01010, 01020; сополимеры полипропилена низкого давления включает в себя три марки: 22007, 22015, 22030. Но на рынке присутствуют и другие марки полипропилена, поскольку большинство производителей работает согласно собственным ТУ.

Строение

Полипропилен является продуктом полимеризации пропилена, химическая формула которого С3Н6. В процессе полимеризации образуется линейная молекула полипропилена, элементарные звенья которого состоят из связки –СН2–СН– с боковой метильной группой СН3, соединенной с группой СН:
–СН2–СН–
  |
 СН3

По характеру пространственного расположения метильной группы относительно молекулярной цепи различают:
атактические полипропилены – характеризуются тем, что в них метильные группы расположены по обе стороны цепи совершенно неупорядоченно, такие полимеры имеют консистенцию от масло- до воскообразной;
изотактические полипропилены – в их макромолекулах все метильные группы расположены с одной стороны цепи, полимеры такого типа на 50% жестче и на 25% тверже, чем атактические полипропилены;
синдиотактические полипропилены – в их полимерных цепях метильные группы расположены строго альтернативно – поочередно слева и справа от центральной цепи, синдиотактический полипропилен прозрачен и более вязок, чем изотактический;
стереоблочные полипропилены – их макромолекулы построены из чередующихся блоков изотактического и атактического строения.
Наибольшее промышленное значение имеют изотактические полипропилены.

Свойства

Полипропилен – пластический материал, отличающийся высокой прочностью при ударе и многократном изгибе, износостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами в широком диапазоне температур, высокой химической стойкостью, низкой паро- и газопроницаемостью. В тонких пленках практически прозрачен. Стоек к кислотам, щелочам, растворам солей, минеральным и растительным маслам при высоких температурах. При комнатной температуре нерастворим в органических растворителях. Растворяется только при повышенных температурах в сильных растворителях: хлорированных, ароматических углеводородах.
Полипропилен легко перерабатывается. Хорошо смешивается с красителями. Легко подвергается хлорированию. Легко кристаллизуется (макс. степень кристалличности 75%). Все изделия из полипропилена выдерживают кипячение, и могут стерилизоваться паром без какого-либо изменения их формы или механических свойств. Максимальная температура эксплуатации полипропилена 120-140°C.
Полипропилен чувствителен к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов), имеет невысокую морозостойкость, которую можно повысить введением в макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена (например, при сополимеризации пропилена с этиленом).

Свойства полипропилена в соответствии с ГОСТ 26996-86.
1. Плотность – 900-910 кг/м3.
2. Насыпная плотность гранул – 440-520 кг/м3.
3. Водопоглощение – 0,01-0,03 % за 24 ч.
4. Линейная усадка в форме – 1,0-2,5 %.
5. Температура плавления – 160-168 °С.
6. Теплостойкость при нагрузке 46 Н/см2 – 140-145 °С.
7. Температура хрупкости – (+5)-(-15) °С.
8. Коэффициент линейного расширения (от 30 до 100 °С) – (1,1-1,8)•10-4 1/°.
9. Удельная теплоемкость при 20 °С – 1,93 кДж/кг•°С.
10. Коэффициент теплопроводности – 0,16-0,22 Вт/м•°С.
11. Предел текучести при растяжении полипропилена низкого давления – 30-38.
12. Разрушающее напряжение при растяжении – 24,5-39.
13. Относительное удлинение при разрыве для марок 21003, 21007, 21012, 21015, 21020, 21030 – 200-1000 %.
14. Модуль упругости при изгибе – 1220-1670.
15. Твердость по Роквеллу – 50-70 α
16. Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1018 Ом•см
17. Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) – 100-110 °С.
18. Ударная вязкость по Изоду с надрезом при 0 °С – 3-5 кДж/м2, при минус 20 °С – 2-3 кДж/м2.
19. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не более 5•10-4.
20. Диэлектрическая проницаемость при частоте 50 Гц для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не более 2,4.
21. Электрическая прочность (при толщине образца 2 мм) при переменном напряжении для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не менее 25 кВ/мм
22. Кислородный индекс – 25,5-27,5 %.
23. Огнестойкость при толщине образца 0,8 мм – категория ПВ-2, при толщине образца 1,6 мм – категория ПВ-0.

Свойства сополимеров пропилена в соответствии с ГОСТ ГОСТ 26996-86.
1. Плотность – 900 кг/м3.
2. Насыпная плотность гранул – 440-520 кг/м3.
3. Водопоглощение – 0,01-0,03 % за 24 ч.
4. Линейная усадка в форме – 1,5-1,9 %.
5. Температура плавления – 160-165 °С.
6. Теплостойкость при нагрузке 46 Н/см2 – 120-140 °С.
7. Температура хрупкости – (-50)-(-60) °С.
8. Коэффициент линейного расширения (от 30 до 100 °С) – (1,1-1,8)•10-4 1/°.
9. Удельная теплоемкость при 20 °С – 1,93 кДж/кг•°С.
10. Коэффициент теплопроводности – 0,16-0,22 Вт/м•°С.
11. Модуль упругости при изгибе – 980-1370.
12. Твердость по Роквеллу – 32-52 α.
13. Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1018 Ом•см.
14. Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) – 100-110 °С.
15. Кислородный индекс – 25,5-27,5 %.
16. Огнестойкость при толщине образца 0,8 мм – категория ПВ-2, при толщине образца 1,6 мм – категория ПВ-0.

Получение

В промышленности полипропилен, получают полимеризацией пропилена, в присутствии металлоорганических катализаторов при низком и среднем давлениях. Сополимеризацией пропилена и этилена получают сополимеры пропилена. Полипропилен и сополимеры пропилена выпускают стабилизированными, окрашенными или неокрашенными.
Полимеризация полипропилена осуществляется главным образом в массе по координационно-ионному механизму. Применяется и полимеризация в растворе (растворитель – гептан, низкооктановые фракции бензина) или псевдоожиженном слое.
Катализатоы – хлориды Ti или V с алюминийорганическими соединениями, чаще всего ТiСl3 с Аl(С2Н5)2Сl или Аl(С2Н5)3. Также используются и титанмагниевые катализаторы на неорганических или органических носителях. В середине 1980-х гг. появились новые металлоценовые катализаторы, с которыми стали возможны и управляемые реакции полимеризации, по крайней мере, по длине цепи, что делает реальным получение различных полипропиленов с разнообразными свойствами. Реакцию в массе осуществляют в среде жидкого мономера при 70-80 °С и 2,7-3,0 МПа. При использовании титанмагниевых катализаторов полипропилен получается в виде готовых гранул. Полимеризацию в растворе проводят при 70-80 °С и 0,5-1,0 МПа до содержания полипропилена в растворителе 300-400 г/л. После отделения на центрифуге полипропилен отмывают от остатков катализатора спиртом, смесью воды со спиртом или пропиленоксидом. Порошкообразный полипропилен сушат, смешивают со стабилизаторами, красителями и затем гранулируют.
Полимеризацию в псевдоожиженном слое проводят при температуре 70-80 °С и давлении 1,8-2,5 Мпа.
Отечественные производители выпускают полипропилен по общероссийским и своим собственным ТУ.
В частности,
Томская нефтехимическая компания – полипропилен 21030, полипропилен 21230, полипропилен 21060, полипропилен 21270, полипропилены с пониженной мутностью 21020 – ПМ1, 21030 – ПМ1, 21060 – ПМ, 121080 – ПМ1, полипропилены морозостойкие МПП 15-06V, МПП 21015-Э10, МПП 23007-Э10, полипропилен для изготовления одноразовых шприцев 21080-60;
Московский нефтеперерабатывающий завод – Каплен 01003, Каплен 01007, Каплен 01030, Каплен 01060, Каплен 01130, Каплен 01250;
Уфаоргсинтез – Бален 02035, Бален 02015, Бален 01030, Бален 02003, Бален 01031, Бален 01130, Бален 01270. Лисичанский НПЗ на Украине производит полипропилен Липол A1-66Н D30G 21003, Липол A4-71KT30G2103, Липол A8-74KF30G21130, Липол A10-76YZ30S21230.
Следует отметить, что Томский завод использует получение полипропилена при низком давлении, а Уфимский и Московский заводы – при среднем. Соответственно у Томского завода обозначения всех марок полипропилена начинается на 2, а у Уфимского и Московского – на 0. При этом следует учитывать, что такие марки, как 21030 (Томск) и 01030 (Москва, Уфа), существенно не отличаются по параметрам и считаются взаимозаменяемыми аналогами. Однако бывает, что технологические процессы на конкретном предприятии настроены под марку материала определенного производителя. Например, кому-то больше подходит томский полипропилен, а кому-то – московский или уфимский. Поэтому при выборе марки полипропилена это необходимо учитывать при заказе материала.

Применениe