Полипропилен и полистирол — в чем разница?

Полипропилен и полистирол: различия и сравнения материалов

Полипропилен и полистирол являются важными материалами, используемыми в различных промышленных, коммерческих и потребительских целях. Оба используются в чистом виде и в качестве сополимерных агентов в огромном диапазоне производных материалов.

Полипропилен (ПП) представляет собой термопласт, состоящий из длинных цепей пропиленового мономера в регулярных нитях. Он очень широко используется в одноразовых и долговечных продуктах, от упаковки до веревки.

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

Полистирол (ПС), с другой стороны, является хрупким прозрачным термопластом, который хорошо поддается формованию, экструзии и каландрированию (горячей прокатке в лист).

Это очень широко используемый пластик, как правило, для продуктов с коротким сроком службы из-за его низкой стоимости и одноразового использования из-за его хрупкости.

Полистирол используется в качестве сырья/компонента акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС), в качестве основного компонента ударопрочного полистирола (УППС), который менее хрупок и обычно мутнеет из-за добавления частиц акрилонитрилового каучука, которые делают полистирол более жестким в качестве изоляционного и амортизирующего материала, а также для плавучих средств.

В чем разница между полипропиленом и полистиролом

В этой статье будет проведено дальнейшее сравнение полипропилена и полистирола с точки зрения применения, физических свойств, возможности вторичной переработки и стоимости.

Что такое полипропилен?

Полипропилен является «аддитивным полимером», и его можно производить в различных формах (показывая полиморфизм), что приводит к значительным расхождениям в механических, химических и термических свойствах. Формы:

  1. Изотактический полипропилен (iPP или PPi): это основная коммерчески доступная форма, демонстрирующая степень кристалличности 30–60%, высокую температуру плавления (более 160 °C) и широкое коммерческое применение.
  2. Полипропиленовые волокна: они находят широкое применение в текстиле, канатах и ​​т. д. Волокно вытягивается из жидкой массы, и при этом происходит почти полное выравнивание полимерных цепей по линии рисунка, что приводит к уникальным свойствам, которые очень важны. ценится.
  3. Атактический полипропилен (aPP или PPa): Атактическая форма не имеет регулярной структуры и не имеет коммерческого применения в качестве единственного компонента. Его беспорядочность препятствует формированию любой кристалличности. Это очень мягкий эластичный полимер, который легко рвется и крошится при сжатии.
  4. Блок-сополимер полипропилена: эта форма представляет собой экспериментальный материал, который в настоящее время коммерчески недоступен. Но он обладает интересными свойствами как синтетический эластомер и состоит из чередующихся блоков атактического и изотактического полимера, образуя кристаллические области, соединенные эластичными аморфными областями.
  5. Синдиотактический полипропилен (sPP или PPs): эта форма имеет регулярную структуру, поскольку мономеры чередуют ориентацию по всей цепи. Он предлагает значительно повышенное электрическое напряжение пробоя по сравнению с другими формами.
  6. Биаксиально-ориентированный полипропилен (БОПП): эта форма представляет собой изотактический полипропилен, испытавший биаксиальное растяжение до 4,5:1 в направлении движения (MD) и до 8:1 в поперечном или поперечном направлении (CD). Это приводит к высокой прозрачности и улучшенным химическим, термическим и механическим свойствам.

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.

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.

Что такое полистирол?

Полистирол (ПС) представляет собой широко используемый полимер, получаемый путем полимеризации стирола, ароматического углеводорода.

Он широко используется в качестве вспененного или вспененного материала с использованием углеводородов или газа HCFC, которые легко растворяются в полимере и могут быть внезапно извлечены из раствора путем ослабления приложенного давления.

Нерасширенная форма оптически прозрачна, но хорошо впитывает непрозрачные и полупрозрачные красители. Это твердый, хрупкий материал и некачественный барьер для кислорода и водяного пара.

Полистирол представляет собой прозрачное твердое вещество при комнатной температуре, но разжижается при 240 °C и снова затвердевает при охлаждении. Это типичное поведение термопластов, позволяющее легко изготавливать сложные компоненты путем формования и экструзии.

что такое полистирол

Полистирол имеет, пожалуй, самую длинную историю из всех термопластичных полимеров, он был случайно обнаружен Эдуардом Саймоном, берлинским аптекарем, в 1839 году. Он усовершенствовал химическое вещество, которое он назвал стиролом, из Liquidambar Orientalis или storax.

За ночь он превратился в гель, который он ошибочно принял за результат оксигенации. Позднее это было понято как образование макромолекул, т. е. частичная стерилизация. Различные экспериментальные открытия привели к тому, что IG Farben начала производить полимерную смолу в 1931 году. Впоследствии в 1949 году компания Dow Chemicals запатентовала пенополистирол.

Как и полипропилен, полистирол является аддитивным полимером и может производиться тремя основными способами или формами:

  1. Атактический ПС (ПС-ат): он не имеет порядка в ориентации мономерных групп, поэтому он аморфен. Это широко производимая форма.
  2. Синдиотактический PS (PS-st): он имеет чередующуюся ориентацию мономеров, продукт метода полимеризации Циглера-Натта. Он производится ограниченным числом поставщиков и смешивается с нейлоном для получения легкого, устойчивого к высоким температурам материала, используемого в автомобильной промышленности для изготовления электрических компонентов.
  3. Изотактический ПС (ПС-ит): его мономеры ориентированы в одном направлении и не производятся.

Полипропилен против полистирола: применение и использование

Полипропилен и полистирол часто считаются заменителями друг друга, особенно упрочненные формы HIPS и ABS, поэтому часто можно найти приложения, в которых используются оба материала.

Ниже перечислены основные секторы рынка, в которых используется полипропилен 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, облицовка, 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 полистирол (экструдированный/каландрированный лист или формованные изделия), и области применения:

  1. Упаковка: вспененный полистирол очень широко используется в качестве упаковочного материала: контейнеры для пищевых продуктов со встроенным шарниром, наполнители в виде блоков и амортизаторы в коробках. HIPS используется для более толстостенных контейнеров и бутылок; баночки из-под йогурта — еще один распространенный пример использования HIPS.
  2. Пищевая упаковка: ориентированный УППС обеспечивает довольно хорошую прозрачность, когда количество мономеров является значительным, что делает его хорошим материалом для прозрачных крышек пищевых упаковок.
  3. Автомобильная промышленность: Жесткий полистирол широко используется в элементах внутренней отделки и панелях крыльев, в ударопрочных формах и формах из АБС-пластика.
  4. Бытовая техника: HIPS широко используется в качестве вкладышей для холодильников и морозильных камер, деталей стиральных и посудомоечных машин, чехлов для кухонного оборудования, сидений для унитазов и т. д.
  5. Реклама: HIPS используется в качестве конструкционного материала в рекламных дисплеях и в ярких инсталляциях для брендинга.
  6. Флотация: расширенный полистирол широко используется в качестве вспомогательного средства плавучести в кораблях/лодках и водных игрушках.

Полипропилен против полистирола: физические свойства

Сравнение свойств полипропилена и полистирола
Свойство Полипропилен Полистирол

Оптическая передача

Может быть высоким в некоторых сополимерах и в фокусированных материалах

Обычно высокая четкость; может возникнуть некоторая облачность

Твердость, Роквелл R

20–118

121

Прочность на растяжение, максимальная

9–80 МПа

35–59 МПа

Прочность на растяжение, предел текучести

4–1350 МПа

34–55 МПа

Относительное удлинение при разрыве

2,4–900%

1–35%

Модуль упругости

0,08–8,25 ГПа

2,59–4,71 ГПа

Предел текучести при изгибе

.296–180 МПа

7,35–106 МПа

Модуль упругости при изгибе

0,026–10 ГПа

1,58–3,45 ГПа

Коэффициент трения

0,25

0,33

Коэффициент температурного расширения

18,0–185 мкм/м-°C

71–80 мкм/м-°C

Температура плавления

61–221 °С

240°С

Максимальная рабочая температура

65–125 °С

75–122 °С

Полипропилен против полистирола: возможность вторичной переработки и экологичность

Полипропилен производится из исходного углеводородного 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.

Полистирол производится из источников углеводородов, и для его полимеризации требуется умеренно энергозатратный процесс.

В немодифицированном виде формы УППС и АБС поддаются повторному плавлению и производству «новых» гранул после сортировки, чтобы исключить осложняющее загрязнение несовместимыми полимерами. Такой материал считается второсортным, и после каждого цикла плавки происходит некоторая деполимеризация.

Вспененный полистирол создает серьезные экологические проблемы. Лишь очень небольшая часть произведенного материала улавливается в процессах утилизации.

Его структура частиц и хрупкая хрупкость полистирола делают его наихудшим кандидатом для непреднамеренного производства пластиковых наночастиц, которые становятся все более тяжелым бременем в природных системах.

Полипропилен против полистирола: стоимость

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

Переработанный материал обычно на 20–40% дешевле, в зависимости от сорта. Полистирол обычно стоит около 1,05 доллара за кг гранул, тогда как ударопрочный полистирол стоит около 1,20 доллара за кг, а АБС — около 1,45 доллара за кг.

Альтернативные материалы полипропилену и полистиролу

Полипропилены также имеют различные альтернативы в зависимости от области применения.

  1. В области одноразовой упаковки полипропилен конкурирует с вспененным полистиролом, полиэтиленом высокой и низкой плотности и ПВХ.
  2. В пленках и термоусадочной упаковке альтернативами являются полиэтилен (ПЭ) и, в меньшей степени, ПВХ.
  3. В трубопроводах и применениях, требующих химической стойкости, полипропилен напрямую конкурирует как с ПЭВП, так и с ПВХ.
  4. Наконец, в автомобильной промышленности полипропилен представляет собой недорогую альтернативу ABS и AES, где косметические соображения перевешивают стоимость или потребность в максимальной ударопрочности.

Полистирол имеет различные альтернативы во всех его коммерчески доступных формах, включая перечисленные ниже:

  1. В расширенной упаковке и амортизирующих применениях расширенный полистирол можно заменить рядом материалов, включая: вспененный/вспененный полиэтилен (PE), пенопласт EVA и вспененный полипропилен.
  2. В листовой форме HIPS является лидером рынка, но акрил (PMMA) и поликарбонат являются хорошей альтернативой.
  3. В одноразовых изделиях, таких как одноразовые столовые приборы, существуют различные варианты, такие как формованный растительный крахмал, полипропилен и полимолочная кислота (PLA).
  4. В прозрачных пленках и полужестких листах широко используются различные альтернативы, в том числе: полимолочная кислота (PLA), биаксиально-ориентированный полипропилен (БОПП), полиэтилен, ПВХ и полиэтилентерефталат (ПЭТ).
  5. В автомобильной промышленности полистирол (ПС) может быть заменен целым рядом более дорогих инженерных полимеров, но чаще всего: нейлонами, АБС, полиэфирэфиркетоном (ПЭЭК), ацеталем (ПОМ) и полиэтиленом (ПЭ).

В этой статье были представлены полипропилен и полистирол, объяснено, что они из себя представляют, и обсуждены свойства каждого из них.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

семнадцать + девять =

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