Температура плавления и размягчения пластиков, температура эксплуатации пластмасс

Полипропилен – твердое вещество белого цвета, является продуктом полимеризации пропилена и принадлежит к классу полиолефинов. Проще говоря, это пластиковый полимер с широкой областью применения. Сегодня он является наиболее востребованным современным пластиком, благодаря своим отличным потребительским свойствам и универсальностью использования.

Материал получают из пропилена, формула которого C3H6, в результате реакции между пропеном и катализатором Циглера-Натта. Таким образом, его химическая формула выглядит так – (C3H6)*n. Сегодня существует несколько разновидностей этого вещества, все они имеют одну формулу, но отличаются пространственной структурой: изотактический, синдиотактический, атактический.

Для каждого из них характерны свои физические и химические свойства. Например, атактический полимер характеризуется текучестью и низкой температурой плавления, а изотактический, наоборот, упругий и плотный, плавится при 170 градусов Цельсия.

Технические характеристики

Сегодня полипропилен занимает второе место на мировом рынке по объему потребления, немного уступая полиэтилену.

Рассмотрим его физические и химические характеристики, которые непосредственно влияют на сферу применения.

Основные физические свойства

• Низкая плотность материала. Полипропилен имеет самую низкую плотность из всех пластмасс, что выгодно отличает его от более плотных аналогов.
• Высокая прочность. Многочисленные эксперименты показали, что он выдерживает большую нагрузку, что намного превышает возможности полиэтилена.
• Устойчивость к низким температурам. Полимер прекрасно справляется с отрицательными температурами, выдерживая – 10 градусов по Цельсию и более низкие температуры.
• Устойчивость к высоким температурам. Выдерживает не только низкие, но и высокие температуры, его температура плавления составляет 160 – 170 градусов по Цельсию.
• Устойчивость к резким перепадам температуры. Быстрая смена температурного режима также не страшна этому материалу. Хорошо выдерживает стремительный переход от минуса к плюсу и обратно.
• Превосходные диэлектрические свойства. Высокая диэлектрическая константа вместе с большой диэлектрической прочностью обеспечивают широкие возможности его применения в качестве электроизоляционного материала.
• Легкая обработка. Полипропилен легко поддается сварке, распилу, сверлению, хорошо гнется, что значительно расширяет возможности его применения в промышленности и быту.

Химические характеристики

• Устойчивость к агрессии химических веществ. Эта особенность материала позволяет широко применять его для нужд химических предприятий. Он выдерживает воздействие раскаленного металла, различных кислот и испарений. В частности, это свойство используется при изготовлении воздуховодов и вентиляции для вредных производств.
• Экологичность и безопасность для окружающей среды и человека. Многочисленные опыты доказали нетоксичность и абсолютную экологическую безопасность этого материала для окружающей среды и человека. Поэтому он используется при производстве емкостей для воды, а также различных жидкостей и сыпучих продуктов питания. Очень часто его применяют при строительстве сооружений для очистки воды.

Основные технические характеристики и свойства полипропилена представлены в таблице.

Основные свойства полипропилена
Плотность, г/см	0,90 – 0,92
Массовая доля изотактической фракции, %	95 – 98
Массовая доля атактической фракции, %	2 – 5
Предел прочности при разрыве, кг/см2	260 – 400
Относительное удлинение при разрыве, %	200 – 700
Температура плавления, Сº	160 – 170
Температура стеклования, Сº	-10… — 20
Степень кристалличности, %	50 – 75
Морозостойкость, Сº	— 10 и ниже
Теплопроводность, кал/сек*см*град	0,00033
Удельная теплоемкость, кал/г*град	0,40 – 0,50

Аббревиатура PP-RCT это уже другой материал.

Который некоторые относят к 4-му типу полипропилена, хотя это улучшенный третий тип Рандомсоплимера.

Это термостабилизированный полипропилен, который обладает более высокими прочностными характеристиками, за счёт того, что количество граней у кристалла PP-RCT больше чем у PP-R, а значит крепче молекулярная связь, за счёт большего количества соприкосновения кристаллов между собой,

вследствие чего, при тех же характеристиках по давлению температуре, трубу можно сделать с более тонкой стенкой и увеличить пропускную способность без увеличения наружного диаметра.

У таких труб и гораздо меньшее линейное удлинение при изменении температуры. Более стойкие к ультрафиолетовому излучению. И трубы из этого материалы могут выдерживать температуру более 100 градусов, против 90 из PP-R.

Это не говорит о том, что все трубы могут выдерживать температуру 100­°С. Каждый производитель состав полипропилена держит в секрете, поэтому прежде, чем ставить трубу в вашу систему ознакомьтесь с характеристиками и классом эксплуатации этой трубы.

Но это тема уже отдельного поста и проверять я это конечно же буду.

Сфера применения

Получение полимерных материалов в свое время было настоящим прорывом. Низкая себестоимость и отличные физические и химические свойства полипропилена способствовали развитию многих отраслей промышленности. Благодаря внедрению новых технологий удалось повысить эффективность производства, заменить многие дорогостоящие материалы более современными и прогрессивными.

Полипропилен послужил основой для получения множества модифицированных материалов, среди них высокопрочные пластики и смесевые термоэластопласты.

Новые высокотехнологичные материалы являются экологически чистыми и легко подвергаются переработке и утилизации.

Все это способствует тому, что полипропилен постепенно вытесняет с рынка такие материалы, как поливинилхлорид, АБС-пластик, полистирол и другие. Широко используется во всех ключевых отраслях современной мировой экономики: электронике, машиностроении, строительстве и многих других. Во многом по этой причине полипропилен получил народное название «король пластмасс». И хотя пока он не является лидером в своем сегменте, постепенно сфера его применения расширяется.

Переработка полипропилена

В наши дни существует пять основных способов переработки полипропилена – это экструзия, выдув, литье под давлением, вспенивание, формование.

Способы переработки, такие как литье и экструзия — самые популярные, в настоящее время. Под их воздействием получают экструдированный и литьевой полипропилен.

Экструдированный изготавливают следующим способом: порошок или гранулы полипропилена загружают в камеру, нагретую паром, из нее соединение выдавливают через формующие отверстие. По мере выхода из реактора полипропилен застывает.

Литьевой полипропилен получают путем нагрева без доступа воздуха порошкообразного/гранулированного полипропилена, достояния вязкого, текучего вещества, далее его переносят в форму, где происходит застывание.

Упаковочные материалы и полипропиленовые волокна

Полипропилен широко применяется в упаковке. Например, полипропиленовые пленки, пожалуй, самый популярный упаковочный материал в мире. В чем-то они схожи с полиэтиленом, но по некоторым параметрам даже превосходят его. Главные преимущества полипропиленовой пленки над полиэтиленовой заключаются в следующем:

• лучшие показатели устойчивости к высоким температурам и агрессивным веществам;
• отличные потребительские свойства – прозрачность, прочность, гибкость и экологичность;
• лучшие презентационные характеристики.

Не так давно на рынке появились так называемые ориентированные пленки, особая технология производства позволила значительно улучшить и без того превосходные качества полипропиленовых пленок. Например, прозрачность ориентированной пленки в четыре раза лучше, чем у обычного полипропиленового материала.

В последние годы полипропилен стал часто использоваться при производстве пластиковой тары – бутылок, банок и других емкостей, а также крышек для них. Кроме этого его используют для производства различных контейнеров и емкостей для перевозки химикатов.

Низкая себестоимость полипропиленовых волокон обеспечила им широкое распространение в текстильной промышленности.

Имея невысокую стоимость, при этом они отличаются высокой прочностью и хорошей эластичностью. Еще одним достоинством этих синтетических волокон является превосходная термостойкость. Единственным, но существенным их недостатком является чувствительность к ультрафиолету, что несколько тормозит повсеместное распространение полипропиленовых волокон.

Температура и маркировка

Узнать, какую температуру выдерживают изделия, можно по маркировке:

• PN 10. Такая модель отлично подойдёт для холодных жидкостей. Полипропиленовые трубы и фитинги РТП для внутренней канализации и водопровода рассчитаны на температуру до 450C.
• PN 16. Может применяться как для холодного теплоносителя, так и для подвода жидкости к системе отопления. Нагрев воды может достигать 600C.
• PN 20. Температура воды может составлять от 0 до 800C. Эта характеристика позволяет использовать их для систем отопления.
• PN 25. Отличительная черта – армирование, за счёт чего модель способна выдержать большое давление и температуру. Изделие с маркировкой PN25 выдерживает нагрев до 950C. Армирование может выполняться несколькими материалами (об этом немного позже).

Важно! Стоит знать, что есть прямая зависимость цены и маркировки. Чем выше число после PN, тем дороже будет изделие. Поэтому не обязательно приобретать для холодного водопровода и канализации трубы маркировкой выше PN10. А вот для систем отопления следует выбирать изделия PN16, 20 или 25.

На что влияет армирование?

С целью получить хороший нагрев помещения в квартире устанавливается обратный трубопровод и увеличивается нагрев воды на 100C. При увеличении нагрева материал теряет свойства и расширяется в диаметре. При существенном повышении температур изделие может лопнуть. Это особо опасно при установке коммуникаций в бетонной стяжке. Это приводит к:

• Растрескиванию бетона.
• Течи системы отопления.

С целью снизить коэффициент расширения, производители армируют трубы – усиливают несущую способность полипропилена другим материалом:

• Алюминиевой фольгой, что наносится на внешнюю поверхность.
• Алюминием, который располагается внутри изделия, ближе к внешней части (в частности, трубы Valtec PP-ALUX).
• Стекловолокном (например, трубы Valtec PP-Fiber).
• Композицией из фибро- и стекловолокна.

Помимо снижения теплового расширения, армирование позволяет сохранить прочность материала при существенном нагреве. Даже если жидкость нагреется до 1200C, изделие не лопнет, как это произойдет с неармированными аналогами.

Специалисты рекомендуют выбирать изделия, армированные стекловолокном. При одинаковой стоимости, такие модели имеют ряд преимуществ:

• Не требуют зачистки краёв перед установкой.
• Имеют короткое время пайки (такое же, как у неармированных аналогов).
• Отсутствует внутреннее расслоение материала.

Полипропиленовые трубы со стекловолокном соответствуют маркировке PN25, а потому выдерживают температуру до 950C, сохраняя свою толщину. Критической для таких изделий является температура в 1200C. Материал может выдержать кратковременный нагрев, однако при постоянном воздействии ресурс изделия значительно снижается.

Подводим итоги

Мы выяснили, что изделия для холодного водоснабжения рассчитаны на температуру до +450C, для горячего – от 60 до 950C. Выбирая коммуникации для дома, важно учитывать несколько характеристик:

• Тип водоснабжения (холодное/ горячее).
• Разбег температур в квартире зимой и летом в месте установки коммуникаций.
• Тип отопления и требования строительных норм.

Зная данные параметры, можно подобрать наиболее подходящий тип для конкретного случая, не переплатив за более дорогой вариант.

Применение в машиностроении и электронике

Широкому использованию материала в машиностроении, автомобилестроении и строительстве способствовала его высокая износостойкость. Многие комплектующие для бытовой техники – холодильников, пылесосов, стиральных машин, производятся из полипропилена. При производстве автомобилей также используется этот синтетический материал. В частности, из него делают детали салона, бамперы, амортизаторы и многое другое.

В электронике из него производят корпусы телевизоров, телефонов, катушки, патроны ламп, элементы выключателей – перечислить все просто не представляется возможным. Проще сказать, что полипропилен окружает нас повсюду в повседневной жизни.

Нюансы использования полипропиленовых труб

Вами тоже могут быть использованы изделия из полипропилена. Температура плавления таких труб может быть разной. Это необходимо учитывать, если перед вами изделия марки PN20. В этом случае речь идет о трубе, рабочая температура которой достигает 60 °С. А вот если речь идет об изделии PN25, то это указывает на то, что она будет способна выдержать температуру до 95 °С.

Товары для детей

Исключительная безопасность материала позволяет использовать его для производства детских товаров.

Посуда, бытовые принадлежности, игрушки и множество другой продукции для самых маленьких изготавливаются из полипропилена.

Сочетание нескольких его свойств – экологичность, высокая износостойкость, прочность обуславливают его широкое применение в быту.

Мировое потребление полипропилена увеличивается с каждым годом. Его доля в производстве товаров народного потребления неуклонно растет. Он постепенно захватывает новые сегменты рынка, вытесняя менее технологичные полимеры, прежде всего, полистирол и ПВХ. Уступая по такому показателю как экологичность, они постепенно сдают свои позиции на мировом рынке. Под влиянием общественности европейские законодатели медленно, но верно расчищают дорогу новых технологиям. Такие важные показатели как нетоксичность и легкая утилизация уверенно выводят его в лидеры.

Еще одним немаловажным фактором, способствующим росту популярности вещества, является низкая по сравнению с конкурентами цена. Себестоимость является определяющим критерием при производстве любой продукции, и поэтому производители все чаще обращают свое внимание в сторону более дешевых и технологичных материалов.

Перспективы у этого высокотехнологичного материала весьма радужные. Очевидно, что его процент в мировом потреблении будет увеличиваться. Этому способствуют и постоянные исследования, и появление новых технологий и модификаций полипропилена. С большей долей вероятности, так будет продолжаться пока не появятся более совершенные синтетические материалы, но даже тогда пропилен будет широко использоваться в промышленности и народном хозяйстве.

Химические свойства полипропилена

Полипропилен, относительно химически стойкий материал. Он не вступает в реакцию с большинством кислот, что позволяет его широко использовать в химической промышленности, особенно при обустройстве вентиляционных каналов, на химических и промышленных предприятиях.

Более значительное воздействие на полипропилен оказывают сильные окислители, такие как азотная кислота, олеум, галогены. Концентрированная серная кислота и перекись водорода, реагируют только при длительном контакте и при температуре 600 С, они приводят к разрушению материала.

Многочисленные исследования показали, что полипропилен отличается высокими показателями по экологической безопасности и безопасности для человека. Он не выделят вредных веществ в окружающую среду. Его можно спокойно, без опасений отравления, использовать для изготовления ёмкостей для питьевой воды и продуктов питания.

Температура плавления труб из полипропилена

Температура плавления полипропиленовых труб – это одна из тех характеристик, которая наиболее часто интересует современного потребителя. Размягчаться этот материал начнется при 140 °С, тогда как плавиться – при 175 °С. Последний параметр – это температура перегретого пара. Если учитывать это число, то полипропилен можно было бы использовать для любой системы водопровода, по которой транспортируется вода со сколь угодно высокой температурой.

Но в этом вопросе всё не так просто. В качестве дополнительной особенности материала выступает пластичность. При разрыве полипропилен обладает относительным удлинением, который изменяется в пределах от 200 до 800 %. Это указывает на то, что если на трубу будет воздействовать определенный вес, то изделие вытянется в длинную трубку, а потом оборвется.