Полипропилен является продуктом полимеризации пропилена, химическая формула которого С3Н6. В процессе полимеризации образуется линейная молекула полипропилена, элементарные звенья которого состоят из связки –СН2–СН– с боковой метильной группой СН3.
По характеру пространственного расположения метильной группы относительно молекулярной цепи различают:
атактические полипропилены – характеризуются тем, что в них метильные группы расположены по обе стороны цепи совершенно неупорядоченно, такие полимеры имеют консистенцию от масло- до воскообразной;
изотактические полипропилены – в их макромолекулах все метильные группы расположены с одной стороны цепи, полимеры такого типа на 50% жестче и на 25% тверже, чем атактические полипропилены;
синдиотактические полипропилены – в их полимерных цепях метильные группы расположены строго альтернативно – поочередно слева и справа от центральной цепи, синдиотактический полипропилен прозрачен и более вязок, чем изотактический;
стереоблочные полипропилены – их макромолекулы построены из чередующихся блоков изотактического и атактического строения.
Наибольшее промышленное значение имеют изотактические полипропилены.

Полипропилен обладает ценным сочетанием свойств, изучение которых привлекает внимание многих исследователей, работающих как в области теории макромолекулярной химии и физики, так и в области переработки и применения полимерных материалов. Решающее влияние на свойства полипропилена и изделий из него оказывает молекулярная и надмолекулярная структура полимерной цепи. Полипропилен характеризуется более сложной молекулярной структурой, чем большинство производимых промышленностью полимеров, так как, помимо химического состава мономера, среднего молекулярного веса и молекулярно-весового распределения, на его структуру оказывает влияние пространственное расположение боковых групп по отношению к главной цепи. В техническом отношении наиболее важен и перспективен изотактический полипропилен. В зависимости от типа и соотношения присутствующих стереоизомеров свойства полипропилена изменяются в широком диапазоне.

Разные свойства полимера зависят от величины молекулярного веса в различной степени. Так, при механических нагрузках, связанных с малыми деформациями или малыми скоростями деформации, с изменением молекулярного веса (и то лишь у полимеров с низким молекулярным весом) такие свойства полимера, как предел текучести, модуль упругости или твердость, изменяются незначительно. Механические же свойства полимера, связанные с большими деформациями, с изменением молекулярного веса изменяются гораздо сильнее. Например, показатели предела прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве, ударная вязкость при изгибе и растяжении с уменьшением молекулярного веса снижаются. Наибольшее влияние величина молекулярного веса оказывает на вязкость растворов и расплавов полипропилена, так как под действием растворителей или в результате теплового движения цепей происходит настолько значительное уменьшение интенсивности межмолекулярного взаимодействия, что каждая макромолекула может представлять собой более или менее самостоятельную кинетическую единицу.

Полипропилен – пластический материал, отличающийся высокой прочностью при ударе и многократном изгибе, износостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами в широком диапазоне температур, высокой химической стойкостью, низкой паро- и газопроницаемостью. В тонких пленках практически прозрачен. Стоек к кислотам, щелочам, растворам солей, минеральным и растительным маслам при высоких температурах. При комнатной температуре нерастворим в органических растворителях. Растворяется только при повышенных температурах в сильных растворителях: хлорированных, ароматических углеводородах.
Полипропилен легко перерабатывается. Хорошо смешивается с красителями. Легко подвергается хлорированию. Легко кристаллизуется (макс. степень кристалличности 75%). Все изделия из полипропилена выдерживают кипячение, и могут стерилизоваться паром без какого-либо изменения их формы или механических свойств. Максимальная температура эксплуатации полипропилена 120-140°C.
Полипропилен чувствителен к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов), имеет невысокую морозостойкость, которую можно повысить введением в макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена (например, при сополимеризации пропилена с этиленом).

Свойства полипропилена в соответствии с ГОСТ 26996-86.
1. Плотность – 900-910 кг/м3.
2. Насыпная плотность гранул – 440-520 кг/м3.
3. Водопоглощение – 0,01-0,03 % за 24 ч.
4. Линейная усадка в форме – 1,0-2,5 %.
5. Температура плавления – 160-168 °С.
6. Теплостойкость при нагрузке 46 Н/см2 – 140-145 °С.
7. Температура хрупкости – (+5)-(-15) °С.
8. Коэффициент линейного расширения (от 30 до 100 °С) – (1,1-1,8)•10-4 1/°.
9. Удельная теплоемкость при 20 °С – 1,93 кДж/кг•°С.
10. Коэффициент теплопроводности – 0,16-0,22 Вт/м•°С.
11. Предел текучести при растяжении полипропилена низкого давления – 30-38.
12. Разрушающее напряжение при растяжении – 24,5-39.
13. Относительное удлинение при разрыве для марок 21003, 21007, 21012, 21015, 21020, 21030 – 200-1000 %.
14. Модуль упругости при изгибе – 1220-1670.
15. Твердость по Роквеллу – 50-70 ?
16. Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1018 Ом•см
17. Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) – 100-110 °С.
18. Ударная вязкость по Изоду с надрезом при 0 °С – 3-5 кДж/м2, при минус 20 °С – 2-3 кДж/м2.
19. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не более 5•10-4.
20. Диэлектрическая проницаемость при частоте 50 Гц для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не более 2,4.
21. Электрическая прочность (при толщине образца 2 мм) при переменном напряжении для марок 01003, 01005, 01010, 01020 – не менее 25 кВ/мм.
22. Кислородный индекс – 25,5-27,5 %.
23. Огнестойкость при толщине образца 0,8 мм – категория ПВ-2, при толщине образца 1,6 мм – категория ПВ-0.

Свойства сополимеров пропилена в соответствии с ГОСТ ГОСТ 26996-86.
1. Плотность – 900 кг/м3.
2. Насыпная плотность гранул – 440-520 кг/м3.
3. Водопоглощение – 0,01-0,03 % за 24 ч.
4. Линейная усадка в форме – 1,5-1,9 %.
5. Температура плавления – 160-165 °С.
6. Теплостойкость при нагрузке 46 Н/см2 – 120-140 °С.
7. Температура хрупкости – (-50)-(-60) °С.
8. Коэффициент линейного расширения (от 30 до 100 °С) – (1,1-1,8)•10-4 1/°.
9. Удельная теплоемкость при 20 °С – 1,93 кДж/кг•°С.
10. Коэффициент теплопроводности – 0,16-0,22 Вт/м•°С.
11. Модуль упругости при изгибе – 980-1370.
12. Твердость по Роквеллу – 32-52 ?.
13. Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1018 Ом•см.
14. Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) – 100-110 °С.
15. Кислородный индекс – 25,5-27,5 %.
16. Огнестойкость при толщине образца 0,8 мм – категория ПВ-2, при толщине образца 1,6 мм – категория ПВ-0.

• Низкая плотность;
• Высокая прочность, твердость;
• Химическая стабильность;
• Химическая стабильность;
• Повышенная теплостойкость;
• Стойкость в высокоагрессивных средах;
• Возможность регенерации.
Изделия из полипропилена на сегодняшний день приобретают все большую популярность, так как имеет ряд преимуществ перед другими полимерными материалами: ПВХ, Полистирол.

В промышленности полипропилен, получают полимеризацией пропилена, в присутствии металлоорганических катализаторов при низком и среднем давлениях. Сополимеризацией пропилена и этилена получают сополимеры пропилена. Полипропилен и сополимеры пропилена выпускают стабилизированными, окрашенными или неокрашенными.
Полимеризация полипропилена осуществляется главным образом в массе по координационно-ионному механизму. Применяется и полимеризация в растворе (растворитель – гептан, низкооктановые фракции бензина) или псевдоожиженном слое. Катализатоы – хлориды Ti или V с алюминийорганическими соединениями, чаще всего ТiСl3 с Аl(С2Н5)2Сl или Аl(С2Н5)3. Также используются и титанмагниевые катализаторы на неорганических или органических носителях. В середине 1980-х гг. появились новые металлоценовые катализаторы, с которыми стали возможны и управляемые реакции полимеризации, по крайней мере, по длине цепи, что делает реальным получение различных полипропиленов с разнообразными свойствами.
Реакцию в массе осуществляют в среде жидкого мономера при 70-80 °С и 2,7-3,0 МПа. При использовании титанмагниевых катализаторов полипропилен получается в виде готовых гранул.
Полимеризацию в растворе проводят при 70-80 °С и 0,5-1,0 МПа до содержания полипропилена в растворителе 300-400 г/л. После отделения на центрифуге полипропилен отмывают от остатков катализатора спиртом, смесью воды со спиртом или пропиленоксидом. Порошкообразный полипропилен сушат, смешивают со стабилизаторами, красителями и затем гранулируют.
Полимеризацию в псевдоожиженном слое проводят при температуре 70-80 °С и давлении 1,8-2,5 Мпа.
Отечественные производители выпускают полипропилен по общероссийским и своим собственным ТУ.
В частности,
Томская нефтехимическая компания – полипропилен 21030, полипропилен 21230, полипропилен 21060, полипропилен 21270, полипропилены с пониженной мутностью 21020 – ПМ1, 21030 – ПМ1, 21060 – ПМ, 121080 – ПМ1, полипропилены морозостойкие МПП 15-06V, МПП 21015-Э10, МПП 23007-Э10, полипропилен для изготовления одноразовых шприцев 21080-60;
Московский нефтеперерабатывающий завод – Каплен 01003, Каплен 01007, Каплен 01030, Каплен 01060, Каплен 01130, Каплен 01250;
Уфаоргсинтез – Бален 02035, Бален 02015, Бален 01030, Бален 02003, Бален 01031, Бален 01130, Бален 01270.
Лисичанский НПЗ на Украине производит полипропилен Липол A1-66Н D30G 21003, Липол A4-71KT30G2103, Липол A8-74KF30G21130, Липол A10-76YZ30S21230.
Следует отметить, что Томский завод использует получение полипропилена при низком давлении, а Уфимский и Московский заводы – при среднем. Соответственно у Томского завода обозначения всех марок полипропилена начинается на 2, а у Уфимского и Московского – на 0. При этом следует учитывать, что такие марки, как 21030 (Томск) и 01030 (Москва, Уфа), существенно не отличаются по параметрам и считаются взаимозаменяемыми аналогами. Однако бывает, что технологические процессы на конкретном предприятии настроены под марку материала определенного производителя. Например, кому-то больше подходит томский полипропилен, а кому-то – московский или уфимский. Поэтому при выборе марки полипропилена это необходимо учитывать при заказе материала.

Благодаря своим потребительским и технологическим качествам полипропилен имеет очень широкий спектр применения и занимает второе место после полиэтилена по мировому выпуску – 20,5%.
Полипропилен применяется для производства газо- и водопроводных напорных труб, профилей, листов, пленки, мебели, технических изделий, товаров культурно-бытового назначения, в производстве полипропиленового волокна.
Отдельные марки полипропилена допущены к контакту с пищевыми продуктами и для производства изделий медико-биологического назначения.
Свойство полипропилена пропускать водяные пары, делает его незаменимым для «противозапотевающей» упаковки продуктов питания (хлеба, зелени, бакалеи), а также в строительстве для гидроизоляции.
Для упаковки применяют неориентированные и ориентированные (в одном или в двух направлениях) полипропиленовые пленки. Ориентированная пленка отличается высокой механической прочностью, особенно стойкостью к проколам, однако с трудом подвергается термической сварке, вызывая усадку материала в месте сварного шва. Ориентированную пленку из полипропилена используют в качестве защитного наружного слоя в многослойных материалах, а неориентированную – в качестве внутреннего термосвариваемого слоя. Неориентированные раздувные полипропиленовые пленки наиболее широко применяют для упаковки текстильных товаров (трикотаж, рубашки, белье и т.д.). Их использование здесь обусловлено хорошей прозрачностью в сочетании с прекрасной свариваемостью на любых упаковочных машинах. Неориентированные пленки применяют для упаковки медицинских изделий (особенно многоразового использования). Относительно высокая температура размягчения позволяет проводить автоклавную стерилизацию. Покрытые и соэкструдированные полипропиленовые пленки используют для упаковывания печенья, где нужны особенно хорошие барьерные свойства к кислороду и водяным парам. Их же применяют для упаковки хрустящего картофеля и других видов сухих завтраков, предельно чувствительных к кислороду и парам воды. В такие пленки упаковывают кондитерские изделия и сигареты. Ориентированный полипропилен используют также для усадочных оберток, там, где нужен красивый внешний вид.
Полипропилен также часто используется для производства контейнеров и упаковки для пищевых продуктов, особенно, таких, которые не деформируются в посудомоечных машинах.
Он употребляется в качестве волокна при изготовлении ковров и ковриков для применения в особо неблагоприятной среде, например, в плавательных бассейнах и т. п.
Полипропилен используется при производстве:
упаковки для пищевых продуктов, косметических средств и других товаров;
контейнеров (в том числе тонкостенных);
одноразовой посуды;
колпачков для флаконов;
крышек для бутылок;
ящиков;
посуды, подносов, ведер, тазов;
корпусных деталей бытовой и оргтехники: утюгов, тостеров, кофеварок, стиральных машин, пылесосов и др.; электроинструмента, приборов, вентиляторов;
изделий медицинского назначения: одноразовых шприцев, головок иголок для инъекций, пипеток;
игрушек;
труб и фитингов;
бамперов и деталей кузова автомобилей;
панелей приборов;
бачков радиаторов автомобилей;
футляров с гибкими петлями;
деталей, работающих на многократный изгиб.
Отдельный сегмент современного рынка – рециклинг полипропилена. Многие компании в России и мире специализируются на покупке полипропиленовых отходов с дальнейшей переработкой и продажей или использованием вторичного полипропилена. Как правило, для этого применяется технология экструдирования очищенных отходов и последующим дроблением и получением вторичного гранулированного материала пригодного для изготовления изделий.
На рынке появляются новые разновидности полипропилена, например, близкие по свойствам к резине, что открывает новые области для его применения.

Перспективы применения полипропилена в качестве упаковочного материала (пленка, бутыли, баки, контейнеры и т.п.) настолько многообещающи, что на них стоит остановиться отдельно.Известно, что основной функцией упаковочного материала является защита изделий при хранении и транспортировке от вредных влияний: проникновения газов, паров воды и органических соединений, а также жидкостей, в том числе воды, минеральных масел и жиров; поражения микроорганизмами (плесенью), насекомыми и грызунами; в специальных случаях также от воздействия тепла. При всем этом упаковочный материал должен быть совершенно инертен к самому изделию. Полипропилен, в особенности пленка из него, обладает всеми необходимыми свойствами для применения в этой области.

По своим характеристикам полипропиленовая пленка близка к полиэтиленовой и по некоторым показателям даже превосходит ее. По сравнению с пленками из других термопластов полипропиленовая пленка является достаточно стойкой к нагреванию и действию химических реагентов (она может быть под-вергнута стерилизации при температуре выше 100 «С, что определяет целесообразность ее использования в пищевой и фармацевтической промышленности).Среди достоинств полипропиленовой пленки нельзя также не отметить превосходную гибкость, глянцевитость поверхности, прозрачность, слабую паропроницаемость, нетоксичность, сравнительно легкую свариваемость и хорошую сопротивляемость усталостной коррозии.Полипропиленовые пленки, ориентированные в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях, с каждым годом приобретают все большую популярность. Ориентирование пленки улучшает ее прочность, жесткость, влагоизоляционные свойства и прозрачность. Прочность пленки, ориентированной в двух направлениях, в 4-8 раз превышает прочность неориентированной. По свариваемости ориентированная пленка уступает неориентированной, поэтому главным потребителем ее как упаковочного материала следует считать галантерею, где она ценна благодаря своей исключительной прозрачности, отсутствию морщинистости — в этом отношении она лучше полиамидной пленки.Исключительно высокую прочность имеют даже тонкие ориентированные полипропиленовые пленки. Ориентированная пленка толщиной 0,013 мм может конкурировать с целлофаном: она обладает более высокой прочностью, чем целлофан, и не становится хрупкой в результате старения. Ее модуль упругости в 7-10 раз превышает модуль упругости полиэтиленовой пленки.В настоящее время ориентированная и неориентированная пленка из полипропилена находит применение в пищевой промышленности для упаковки хлебобулочных изделий и молочных продуктов. Он применяется также при изготовлении тары для упаковки гигроскопических реактивов, различных медикаментов, мебельного картона, переплетов для книг и календарей.Специальной областью применения ориентированной полипропиленовой пленки является произ-водство термоусадочной упаковки. При повышенной температуре такая пленка стремится принять конфигурацию, которую она имела до ориентации, т.е. обнаруживает так называемую память формы.Это означает, что изделие, свободно обернутое ориентированной полипропиленовой пленкой, посленагревания до соответствующей температуры плотно обжимается ею вследствие усадки. Такую пленку выгодно использовать для упаковки фруктов, готовых мясных продуктов, птицы, хлеба, игрушек и всевозможных штучных товаров.Более широкому применению полипропиленовой пленки для целей упаковки будет способствовать,очевидно, распространение высокоскоростных упаковочных автоматов.

Вполне оправдало себя применение полипропилена для изготовления затворов (пробок), бутылей, контейнеров. Как указывается в литературе, полипропилен может успешно конкурировать с традиционными материалами в отношении экономичности изготовления этих изделий (полипропилен способен формоваться при исключительно коротких циклах).По прочности, ударопрочности и химической стойкости полипропилен превосходит полистирол, а по жесткости, сопротивлению, истиранию и внешнему блеску — полиэтилен.Одна из областей применения полипропилена — изготовление тары емкостью до 4 л для хранения и транспортировки минеральных масел, шампуней,других продуктов. Толщина стенок полипропиленовых бутылей составляет 0,38-0,5 мм, причем они выдерживают температуры стерилизации, применяемые в пищевой и фармацевтической промышленности. В качестве молочной тары можно использовать также покрытые полипропиленом бумажные пакеты.Из полипропилена можно изготавливать емкости для аэрозолей и парфюмерные флаконы. Однако возможность применения полипропилена в парфюмерии ограничена тем, что флаконы из него менее прозрачны и изящны по сравнению со стеклянными.Одним из перспективных направлений использования полипропилена является изготовление из него контейнеров. В этой области применения он имеет преимущество перед полиэтиленом низкого давления из-за более высокой прочности стенок при относительно небольшой толщине и малом весе, а также способности формоваться при коротких циклах. В производстве туб полипропилен вряд ли способен конкурировать с традиционными материалами.