Модифицирование полиэтилена

Улучшение ряда свойств ПЭ достигается его модификацией. Так, повышение химической стойкости и эластичности происходит при хлорировании и сульфохлорировании (действие хлора и сернистого ангидрида) ПЭ. Образующиеся материалы по эластичности приближаются к каучукам. Сульфохлорированный ПЭ, содержащий в цепи заместители в виде атомов хлора и сульфохлоридных групп приобретает также чрезвычайно высокую атмосферо- и озоностойкость.

Сшивка его (вулканизация) с помощью органических (п-хинондиоксим) или неорганических (оксиды металлов) веществ позволяет значительно увеличить механическую проча ность и повысить рабочую температуру до 120С (кратковременно до 180-200°С) Повышение эластичности и уменьшение растрескивания достигается совмещением ПЭНП с 35-50% высокомолекулярного полиизобутилена.

Химическая сшивка цепей ПЭ с помощью пероксидов и облучения быстрыми электронами приводит к улучшению прочности при растяжении и изгибе и значительному повышению морозостойкости (до -100°С) и теплостойкости. Рабочая температура таких материалов составляет 150-200 °С.

Большая жесткость и прочность ПЭ достигается введением в него 10-30% минерального наполнителя (диоксид кремния, тальк, гипс, графит, короткое стеклянное волокно и др.). Введение специальных наполнителей (хлорированный парафин и оксид сурьмы и др.) придает ПЭ самозатухаемость при выносе из огня.

Наполнение ПЭНП газом (углекислый газ, азот) приводит к получению легкого пенополиэтилена (в виде пленок, листов, плит и изделий) с плотностью 30-500 кг/м³, пригодного для изготовления электрической изоляции кабелей, звукоизоляционных плит, плавучих средств, уплотнительного материала.

Свойства и применение полипропилена

ПП в отличие от ПЭ и сополимеров этилена является более легким, жестким и прозрачным полимером, обладающим блеском и высокими механическими свойствами (наилучшая среди термопластов прочность при изгибе) (см. табл. 5.2).

ПП обладает высокой пространственной регулярностью, приводящей к кристаллизации макромолекул (степень кристалличности достигает 85-95 %). При нормальной температуре ПП нерастворим в органических растворителях даже при длительном пребывании в них, но набухает в ароматических и хлорированных углеводородах, а при температурах выше 80°С растворяется в них.

По водостойкости, а также стойкости к действию растворов кислот, щелочей, и солей ПП подобен ПЭ. При отсутствии внешнего механического воздействия изделия из ПП сохраняют свою форму при повышении температуры до 150°С. Они устойчивы к кипящей воде и могут стерилизоваться при 120-135°С. Физико-механические свойства его значительно выше, чем свойства ПЭ. По прочности при растяжении и теплостойкости он превосходит полиэтилен, полистирол и некоторые сорта поливинилхлорида. По другим механическим свойствам этот полимер близок к полистиролу и поливинилхлориду.

Диэлектрические свойства ПП подобны свойствам ПЭ (см. табл. 5.2), но в отличие от последнего он обладает двумя существенными недостатками: малой морозостойкостью и более легкой окисляемостыо при действии высоких температур переработки в изделия, кислорода воздуха и солнечного света, вызывающей необходимость особого внимания к стабилизации полимера (например, антиоксидантами, содержащими замещенные фенолы в смеси с дилаурил-β,β'-тиодипропинатом и др.).

Морозостойкость ПП улучшают совмещением с небольшим количеством (10-15%) полибутадиенового каучука (температура хрупкости композиции снижается на 20-30°С) и введением в макромолекулы звеньев этилена (до 15 %).

Высокомолекулярный ПП пригоден для изготовления труб, пленки, электроизоляции, различных формованных и литьевых изделий, волокна. Легкое и прочное полипропиленовое волокно применяется при получении канатов, фильтровальных и технических тканей для химических и горно-обогатительных производств, ковров, которые легче и во много раз прочнее шерстяных. Пленки из ПП обладают более высокой механической прочностью, теплостойкостью и меньшей газо- и паропрони- Цаемостью, чем пленки из ПЭ. Специальные пористые полипропиленовые пленки, имеющие ультрамикроскопические поры диаметром 0,1 мкм, легко пропускают воз- Дух, пары воды и газы, но задерживают жидкости, бактерии, пыль.

Трубы. Технология изготовления труб из ПЭ и ПП одинакова. Наиболее пригодны полимеры с высокой и средней степенью кристалличности. Трубы методом экструзии выпускаются диаметром 25-1000 мм. Они выдерживают более высокое давление и более высокие температуры, чем трубы из ПЭНП и ПЭВП.

По теплостойкости грубы из ПП также лучше труб из жесткого ПВХ и ацетобути- ратцеллюлозы, но по морозостойкости полипропиленовые трубы значительно уступают как полиэтиленовым, так и поливинилхлоридным.

Полипропиленовые трубопроводы применяются для подачи горячей воды, транспортировки агрессивных жидкостей, органических растворителей, минеральных масел и т. д.

Пленки и листы. Пленки и листы из ПП изготовляют экструзией с раздувом и экструзией с вытяжкой. Они могут быть неориентированными (разрушающее напряжение при растяжении 35-46МПа) и ориентированными в одном и двух направлениях (разрушающее напряжение при растяжении 90-175 МПа).

Полипропиленовая пленка обладает высокой механической прочностью, стойкостью к истиранию, удовлетворительной равнотолщинностью и повышенной устойчивостью к деформации в широких пределах изменения температуры и влажности. По прозрачности она не уступает целлофановой пленке, но имеет лучшие механические свойства (разрушающее напряжение при растяжении в продольном направлении достигает 35-40 МПа). Повышенная прочность ПП позволяет изготовлять более тонкие пленки (толщиной 10-50 мкм) для упаковки товаров, а высокая термостойкость способствует расширению областей применения.

Проницаемость полипропиленовой пленки для газов, водяных и других паров меньше, чем полиэтиленовой (низкой плотности), и она может быть еще уменьшена нанесением покрытий из поливинилиденхлорвда или других полимеров. Пленка из ПП применяется во многих областях, где используется пленка из ПЭ.

Изоляция электрических проводов. Хорошие диэлектрические свойства ПП и независимость их от влажности, а также легкость нанесения на электрический провод обеспечили ему использование в качестве электроизоляционного материала, особенно в тех случаях, когда требуется повышенная термостойкость изоляции.

Листовые и формованные изделия. Пленки из ПП толщиной 0,2-0,3 мм, полученные экструзией, обладают достаточной жесткостью для переработки их методом вытяжки. При изготовлении крупногабаритных, а также сложных по конфигурации изделий, применяют вакуум-формование и получают посуду и емкости для химической, красильной, текстильной промышленности и для гальванопластики.

Как конструкционный материал ПП пригоден для изготовления литьем под давлением штучных деталей широчайшего ассортимента: автомобилей и мотоциклов, текстильных и стиральных машин, а также деталей холодильников, телефонов, пишущих и счетных машин, компьютеров, карнизов, ящиков, футляров, аккумулятор­ных баков, баков и аппаратов для крашения и беления, роторов центрифуг, корпусов центробежных насосов, деталей турбобуров, бутылок и флаконов, игрушек, предметов домашнего обихода и т. п. Более жесткие изделия могут быть изготовлены из ПП, наполненного коротким стеклянным волокном. По жесткости такой материал превы­шает непластифицированный поливинилхлорид (винипласт), полиформальдегид, полиамиды и ненаполненный полипропилен.

Сополимеры пропилена с этиленом, содержащие небольшое количество этилена (1-20 %), обладают свойствами ПП, но имеют повышенную стойкость к ударным нагрузкам (их температура хрупкости от -15 до -40°С), улучшенную способность к переработке всеми методами из-за хороших реологических свойств и пониженные механические напряжения в изделиях, даже при высокой молекулярной массе. При этом теплостойкость и жесткость сополимеров близка к аналогичным показателям ПП. Благодаря этим свойствам сополимеры пригодны для изготовления деталей ав­томобилей, телевизоров и радиоприемников, изоляции проводов и кабелей, в качестве упаковочного материала и т. п.