Чем отличается полипропилен от поликарбоната?

Сравнение полипропилена и поликарбоната: различия и сравнения материалов

Полипропилен (ПП) представляет собой термопласт с длинными цепями мономера пропилена в виде регулярных нитей. Он широко используется в одноразовых и долговечных продуктах, таких как упаковка и веревка.

Полипропилен особенно хорошо подходит для работ, требующих регулярного воздействия химикатов/масла, что делает его фаворитом в автомобильной промышленности.

Полипропилен является относительно мягким полимером, что делает его менее подходящим для высоких нагрузок и технических применений.

Он обладает очень хорошей стойкостью к истиранию и высокой степенью самосмазывания, что делает его чрезвычайно полезным для скольжения и вращения.

Его также можно сделать очень прозрачным за счет двухосного растяжения (называемого двухосно ориентированным полипропиленом или БОПП).

Поликарбонат (ПК) представляет собой аморфный термопласт, который имеет такие же характеристики светопропускания, как и стекло, и поставляется как в непрозрачной, так и в цветной полупрозрачной форме.

Он широко используется в качестве заменителя стекла из-за его повышенной прочности и ударной вязкости. Этот материал также особенно широко используется благодаря своей ударопрочности, хорошей термостойкости и прозрачности.

Поликарбонат обычно используется для пластиковых линз в автомобильных компонентах, очках, наружных осветительных приборах, теплицах, медицинских устройствах и защитном снаряжении.

В этой статье будет проведено сравнение полипропилена и поликарбоната с точки зрения применения, использования, свойств и стоимости.

Что такое полипропилен?

Полипропилен (ПП) представляет собой полимер, который может производиться в различных формах (проявляющих полиморфизм), что приводит к значительному расхождению механических, химических и термических свойств. Формы:

  • Изотактический полипропилен (iPP или PPi): демонстрирует степень кристалличности 30–60%, высокую температуру плавления (выше 160 °C) и широкое коммерческое применение.
  • Полипропиленовые волокна: они находят широкое применение в текстиле, канатах и ​​т. д.
  • Атактический полипропилен (aPP или PPa): это очень мягкий эластичный полимер, который легко рвется и крошится при сжатии.
  • Блок-сополимер полипропилена: изготовлен из чередующихся блоков атактического и изотактического полимера, образуя кристаллические области, соединенные эластичными аморфными областями.
  • Синдиотактический полипропилен (sPP или PP): обеспечивает значительно повышенное электрическое напряжение пробоя.
  • Биаксиально-ориентированный полипропилен (БОПП): эта форма обладает высокой прозрачностью и улучшенными химическими, термическими и механическими свойствами.

Эти формы имеют идентичный химический состав, но правильная/неправильная ориентация мономера смещает метальную группу (-СН3) то в одну, то в другую сторону, что существенно влияет на различные свойства.

Затем механическая модификация значительно увеличивает выравнивание цепей, создавая другую расходящуюся группу полиморфных форм. Для получения дополнительной информации см. наше руководство: Что такое пропилен.

Полипропилен был впервые синтезирован в компании Phillips Petroleum в 1951 году Полом Хоганом и Робертом Бэнксом.

Позже этот процесс был доведен до коммерческого применения итальянскими и немецкими учеными Наттой и Реном, работавшими в Испании в 1954 году. К 1957 году он получил широкое распространение в Европе и США.

Что такое поликарбонат?

Поликарбонат широко используется из-за его высокой прочности при нагрузках и ударах. Его низкая устойчивость к царапинам ограничивает его использование, но добавление твердого покрытия может компенсировать эту неспособность за определенную цену.

Это делает его подходящим для очков и линз, особенно из-за его относительно высокого показателя преломления 1,58 (что позволяет использовать более тонкие линзы для того же фокусного эффекта).

Твердые покрытия могут состоять из поливинилового спирта, модифицированных форм меламина или силикатов. Это быстро развивающаяся техническая область. Для получения дополнительной информации см. Наше руководство о том, что такое поликарбонат.

На рисунке показан пример поликарбонатных листов:

Листы поликарбоната разных цветов.

Поликарбонат обычно считается взаимозаменяемым с полиметилметакрилатом (ПММА или акрилом), за исключением того, что ПК имеет значительно более высокую термостойкость.

Однако ПММА также имеет более низкий показатель преломления (1,48), что делает его менее оптимальным для оптических компонентов. Формованный ПК имеет более высокую пропускаемость видимого света, чем стекло, и широко используется в качестве заменителя, особенно там, где важна ударопрочность.

Поликарбонаты с низким молекулярным весом обладают лучшими формовочными свойствами, чем сорта с более высоким весом, но, следовательно, имеют меньшую прочность.

Это часто требует компромисса между стоимостью обработки и ударной вязкостью. Там, где стоимость является более низким приоритетом, например, в аэрокосмической промышленности (например, окна самолета), широко используются марки с более высоким весом.

Чрезвычайная прочность ПК ценна во многих приложениях, и особенно широко он используется в автомобильной промышленности.

Хотя его устойчивость к УФ-излучению относительно низкая (по сравнению с ПММА), добавление покрытий и антиоксидантов в качестве стабилизаторов увеличивает срок службы поликарбоната до пожелтения.

Таким образом, плафоны автомобильных фар не желтеют и не крошатся, как это было еще десять лет назад. ПК особенно полезен для кровельных работ, так как он прочен, относительно дешев, очень прозрачен в видимом спектре и практически непрозрачен для УФ-излучения.

ПК также является важной добавкой к сополимерам, добавляя прочность и жесткость ряду полимеров и улучшая их механические и термические свойства.

Однако ПК чрезвычайно уязвим для воздействия масел, растворителей и органических кислот, быстро разрушающих полимер и разрушающих его. Это свойство распространяется и на многие из его сополимерных применений, поэтому это следует очень тщательно учитывать на этапе выбора материала для любого потенциального применения.

Полипропилен против поликарбоната: применение и использование

Полипропилен и поликарбонат никоим образом не заменяют друг друга, поэтому редко можно найти приложения, в которых используются оба материала.

Ниже перечислены основные секторы рынка, в которых используется полипропилен (ПП) и его применение:

  1. Упаковка (продукты и продукты питания): бутылки для жидкостей (не крышки), контейнеры для пищевых продуктов, прозрачные пленки и термоусадочные пленки.
  2. Автомобильная промышленность: обработка воздуха для двигателя и кондиционера, внутренние детали, вкладыши и брызговики, электрические изоляторы и поддоны для свинцово-кислотных аккумуляторов.
  3. Медицина: шприцы, контейнеры для лекарств, трубки, маски.
  4. Товары для дома/потребления: Хозяйственный инвентарь для хранения и обработки жидкостей (емкости для воды, ведра, септики), корпуса и ручки для чайников и кухонного инвентаря, зубные щетки, детские товары, вкладыши для бассейнов и прудов, садовый инвентарь, чемоданы.
  5. Химическая промышленность: трубопроводы и ненагруженные компоненты клапанов для агрессивных химических веществ.
  6. Текстиль и ковры: однотонные и эластичные волокна для текстиля, ковров, тканого брезента, искусственного газона и нетканых материалов для защитного снаряжения.
  7. Мебель: садовая и бытовая мебель из литой смолы, декоративные панели и покрытия с низким уровнем стресса в более дорогой мебели.

Здесь перечислены основные секторы рынка, в которых используется поликарбонат (ПК: экструдированный/каландрированный лист и формованные изделия) и области их применения:

  1. Медицинское оборудование: Фотоаппараты, объективы, медицинские аппараты.
  2. Защитные очки: защитные очки и лицевые щитки.
  3. Оптические компоненты: корректирующие и приборные линзы для зрения человека , световоды.
  4. Автомобилестроение: Световые чехлы и линзы.
  5. Медиа-диски: Blu-ray, DVD и т. д.
  6. Бытовые и коммерческие панели: шкафы, кухонные панели, ручки.
  7. Выставочные стенды/защита от атмосферных воздействий: рекламные дисплеи, защитные чехлы для рекламы, погодозащитные экраны и барьеры в общественных местах, автобусных остановках и т. д.
  8. Бронированные, антивандальные и пуленепробиваемые окна: Для защиты транспортных средств и персонала.
  9. Сельское хозяйство: Кровля/окна теплиц.
  10. Легкий багаж: сумки и чемоданы.

Полипропилен против поликарбоната: физические свойства

В таблице 1 перечислены физические свойства при сравнении полипропилена и поликарбоната:

Таблица 1: Сравнение свойств полипропилена и поликарбоната
Свойство Полипропилен (формовой или экструдированный материал, нефокусированный) Поликарбонат (формовой или экструдированный)

Оптическая передача

Может быть высоким в некоторых сополимерах и в фокусированных материалах

Очень высокая, сравнима с высококачественным стеклом, не пропускает УФ-излучение

Твердость, Роквелл R

20–118

114–126

Прочность на растяжение, максимальная

9–80 МПа

28–75 МПа

Прочность на растяжение, предел текучести

4–1350 МПа

39–70 МПа

Относительное удлинение при разрыве

2,4–900%

10–138%

Модуль упругости

0,08–8,25 ГПа

1,79–3,24 ГПа

Предел текучести при изгибе

.296–180 МПа

36–103 МПа

Модуль упругости при изгибе

0,026–10 ГПа

0,971–3,1 ГПа

Коэффициент трения

0,25

0,31

Коэффициент температурного расширения

18,0–185 мкм/м-°C

50,0–70,2 мкм/м-°С

Температура плавления

61–221 °С

288–316 °С

Максимальная рабочая температура

65–125 °С

115–135 °С

Полипропилен против поликарбоната: возможность вторичной переработки и экологичность

Полипропилен (ПП) производится из углеводородного исходного материала. Хороших альтернативных биоисточников не установлено.

Он легко перерабатывается и, будучи чистым и полностью отсортированным, хорошо подходит для повторного использования. Однако, как правило, перерабатывается менее 1% произведенного в мире полипропилена.

Поликарбонат (ПК) также использует исходные углеводородные материалы и значительную энергию в производстве. Это материал с высокой степенью вторичной переработки, который хорошо поддается измельчению и экструзии повторного расплава для производства гранул первого сорта второго сорта.

Это требует очень тщательной сортировки, чтобы избежать случайных примесей, но автомобильный сектор добился успехов в эффективной переработке и циркулярном использовании. Очень мало эффективной переработки ПК происходит за пределами автомобильного сектора.

Полипропилен против поликарбоната: стоимость

Полипропиленовые гранулы для формования, экструзии или производства пленки/волокна обычно стоят около 1,30 доллара США за кг.

Переработанный материал обычно на 20–40% дешевле, в зависимости от сорта. Поликарбонат значительно дороже, около 2,80 долларов за кг, хотя переработанный материал почти высшего качества может стоить всего 1,60 долларов за кг.

Альтернативные материалы полипропилену и поликарбонату

Списки альтернативных материалов для поликарбоната (ПК) сильно зависят от применения.

  1. Акрил предлагает некоторые преимущества, такие как лучшая устойчивость к царапинам и более низкая рабочая температура, но он значительно менее прочен. Акрил обеспечивает хорошую прозрачность, но более низкий показатель преломления, что делает его подходящим для окон, но в меньшей степени для линз. В этом случае преимущества имеют уретановые материалы, такие как Trivex™.
  2. Полистирол (ПС) предлагает альтернативу полистиролу для прозрачных материалов более низкого качества , но он значительно слабее и очень подвержен разрушению. Тем не менее, для таких приложений, как световоды, PS может служить хорошо.
  3. Во многих случаях АБС является хорошей альтернативой ПК, где предельная прочность и устойчивость к изгибу не являются серьезными проблемами.

Полипропилен (ПП) также имеет различные альтернативы в зависимости от области применения.

  1. Для одноразовой упаковки полипропилен конкурирует с вспененным полистиролом, полиэтиленом высокой и низкой плотности (ПЭ) и ПВХ.
  2. В пленках и термоусадочной упаковке альтернативами являются полиэтилен и, в меньшей степени, ПВХ.
  3. В трубопроводах и применениях, требующих химической устойчивости, полипропилен напрямую конкурирует как с полиэтиленом высокой плотности, так и с ПВХ.
  4. В автомобильной промышленности полипропилен является недорогой альтернативой ABS и AES, где косметические соображения перевешиваются стоимостью или необходимостью максимальной ударопрочности.

В этой статье представлены полипропилен и поликарбонат, объяснено, что они собой представляют, а также свойства и области применения каждого материала.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

пять + 14 =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: