Полипропилен: свойства, виды и применение пластика

Полипропилен (ПП, PP) — один из самых востребованных и универсальных пластиков современности. Материал занимает важное место в мировой промышленности и экономике из-за оптимального сочетания свойств, широкой доступности и разнообразию областей применения.

Сегодня ПП используют практически во всех отраслях: в упаковке продуктов питания и спецхимии, производстве различных изделий в медицине, в строительстве, автомобилестроении и других областях. Его популярность объясняется не только характеристиками, но и возможностями для инноваций. Эксперты прогнозируют увеличение потребления изделий из ПП и ПЭ к 2030 году в России до 42 кг на человека.

Исследовательские центры «ПолиЛаб» разрабатывают новые марки ПП, расширяют области его применения и совершенствуют экологические решения.

Что такое полипропилен

Полипропилен — это полимер из группы полиолефинов. Его производят путем полимеризации газа пропилена. В процессе производства молекулы пропилена соединяются в длинные цепочки, наращивая молекулярную массу и превращаясь в термопластичный продукт.

Полипропилен был впервые синтезирован в 1954 году итальянским химиком Джулио Натта, за что он получил Нобелевскую премию. Уже в 1957 году началось промышленное производство ПП, и с тех пор его доля на рынке пластиков постоянно росла.

ПолиЛаб занимает одну из ведущих ролей в России по исследованию инновационных полипропиленов, технологий их переработки и методов компаундирования.

Основные свойства полипропилена

Свойства ПП зависят от его структуры. Различия в расположении CH3-группы молекулы пропилена в цепочке полимера определяют, насколько материал будет твердым, прочным и термостойким или мягким и эластичным.

Изотактический

Молекулы ПП в цепочке расположены упорядоченно, все CH3 главным образом расположены с одной стороны и образуют кристаллическую структуру. Изотактический PP — самый распространенный, из него производят большую часть промышленных изделий.

Синдиотактический

В этом типе ПП CH3 чередуются с разных сторон цепочки, что дает менее выраженную кристалличность, чем у изотактического. Такой ПП применяют для узких задач.

Атактический

Группы CH3 расположены случайно и неупорядоченно. Из-за этого вещество не образует кристаллов. Материал мягкий и пластичный, больше похож на воск. Его используют для специальных целей, где требуется эластичность. Но чаще всего самостоятельно почти не используют, а только в смесях с другими материалами.

Физико-химические свойства полипропилена включают:

• высокую химическую инертность;

• хорошие диэлектрические свойства;

• высокую прочность на растяжение и изгиб;

• температуру плавления — 160–170 °C;

• влагостойкость;

• возможность переработки различными способами: экструзией, литьем под давлением, термоформованием, волокнообразованием и другими методами.

Виды полипропилена

Основные типы полипропилена отличаются по структуре и характеристикам.

Гомополипропилен (PP-H)

Это классический полимер, состоящий только из пропиленовых звеньев. Обладает высокой жесткостью, хорошей прозрачностью и химической стойкостью. Его применяют для изготовления литьевых изделий, ненапорных труб, упаковки, текстиля, товаров народного потребления.

Статический сополимер (PP-R)

Содержит небольшое количество этилена, которые равномерно распределен среди молекул пропилена. Это придает материалу дополнительную гибкость, эластичность и устойчивость к растрескиванию по сравнению с гомополипропиленом и блочным сополимером. Применяют PP-R в упаковке, медицине и в напорных трубах.

Блочный сополимер (PP-I)

Также содержит этилен, который расположен блоками, чередуясь с молекулами пропилена. Из-за этого материал обладает наибольшей среди других типов полипропилена ударопрочностью, особенно при пониженных температурах. PP-I используют для производства автомобильных деталей, упаковки, ненапорных ударопрочных труб, объемных конструкций.

В итоге каждый тип полипропилена находит применение в разнообразных отраслях.

Полипропиленовые компаунды

Это смеси ПП с другими полимерами и/или различными наполнителями, модификаторами и добавками. Компаунды производят горячим смешением всех компонентов в экструдерах или смесителях. На выходе получают однородный материал с заданными характеристиками. Готовый продукт сочетает преимущества ПП и новые свойства, важные для конечного изделия, например: высокую ударопрочность, мягкость или, наоборот, повышенную жесткость.

Области применения полипропилена

Сферы, где используют полипропилен, чрезвычайно обширны:

• пищевая упаковка, контейнеры, бутылки, пленки, крышки и тара для бытовой химии;

• волокна и нити для ковров, мешков, геотекстиля, медицинских масок и халатов;

• бамперы, приборные панели, облицовочные элементы, шумоизоляция автомобилей;

• трубы и фитинги для систем водоснабжения и отопления, изоляционные материалы — для тепло- и гидроизоляции зданий;

• медицинская тара, шприцы, пробирки, упаковки лекарств, одноразовые медицинские изделия;

• игрушки, мебель, посуда, кухонная утварь, емкости и другие товары для дома;

• корпуса, изоляционные детали, кабельные оболочки.

Современные разработки центра ПолиЛаб

В 2025 году ученые СИБУР ПолиЛаб представили миру PP MG038 C — первый в России радиационно стойкий полипропилен. Эта стратегически важное достижение позволит локализовать производство медицинских изделий внутри страны и снизить зависимость от импорта.

Также в этом году в ПолиЛаб разработали новую марку ПП — PPI003 EX. Материал значительно повышает физико-механические свойства гофрированных труб для ненапроной канализации и дренажа. Теперь отечественные компании могут производить гофрированные трубы полностью из местного сырья.

Третьей новинкой среди марок полипропилена стал PP I952IM. Из этого ПП производят упаковку для майонеза. Материал обеспечивает высокую технологичность при изготовлении готовых ударопрочных изделий.

Преимущества и недостатки ПП

Один из самых востребованных полимеров, обладающий рядом ценных свойств, не лишен ограничений. Рассмотрим подробнее его плюсы и минусы.

Преимущества

• Низкая стоимость по сравнению с другими полимерами и материалами.

• Легкость и высокая прочность.

• Отличная химическая стойкость.

• Возможность многократной переработки.

Недостатки

• Чувствительность к ультрафиолетовому излучению без стабилизаторов.

• Снижение ударопрочности при низких температурах.

В отличие от полиэтилена, полипропилен обладает большей жесткостью и термостойкостью, но уступает по эластичности.

В 2024 года СИБУР открыл в Тобольске современный Центр пилотирования технологий. Здесь будут испытывать и совершенствовать технологии производства полипропилена и полиэтилена, чтобы ускорить разработку катализаторов и новых марок с улучшенными свойствами.

Экологичность и переработка

Полипропилен считается одним из наиболее экологичных пластиков из-за возможности многократной переработки и низкому уровню выделения вредных веществ.

Механическая переработка

Этот наиболее экономичный и технологически простой метод включает: измельчение, очистку и переплавление PP-отходов для создания новых изделий.

Химическая переработка

Разложение PP на мономеры или другие химические вещества, которые затем используют для производства нового полипропилена или других продуктов. Однако этот метод требует более сложных и дорогих технологий.

Экологические решения центра ПолиЛаб

В СИБУР реализуют проекты по созданию замкнутого цикла обращения ПП-отходов: внедряют системы сбора, сортировки и вторичной переработки.

В 2024 году СИБУР выпустил новые марки вторичных полиолефинов, включая Vivilen rPP — переработанный полипропилен. Производство Vivilen rPP основано на современных технологиях, обеспечивающих стабильное близкое к первичному качество материала. В ПолиЛаб тщательно контролируют свойства материала и процесс переработки компаундов.

Интересные факты о полипропилене

• Полипропилен называют «королем пластмасс» благодаря его универсальности, доступности и широте применения.

• Из ПП ежегодно производится более 80 млн тонн изделий по всему миру.

• Самые крупные в мире емкости для хранения химикатов и воды изготавливают из ПП.

• В 2024 году ученые ПолиЛаб в Москве разработали 16 марок PP. Помимо этого, были созданы пять передовых марок БОПП-пленок и 16 решений, интегрирующих вторичное сырье в производство.

Заключение

Полипропилен по праву занимает лидирующие позиции в мировой полимерной индустрии. Благодаря усилиям СИБУР и исследовательских подразделений ПолиЛаб, ПП становится еще более функциональным, экологичным и доступным для самых разных отраслей.