پلی پروپیلن چیست و چه کاربردی دارد؟

پلی-پروپیلن-کیان-پترولیوم
پلی-پروپیلن-کیان-پترولیوم

پلی پروپیلن چیست؟

نام این محصول پلی‌پروپیلن (PP) و فرمول شیمیایی آن –[CH2-CH(CH3)]n– می‌باشد. پلی‌پروپیلن یکی از پرمصرف‌ترین و اساسی‌ترین بسپارهای مورد استفاده در دنیا و بزرگ‌ترین مصرف‌کننده پروپیلن می‌باشد.

پلی‌پروپیلن از بسپارش پروپیلن در شرایط دما و فشار نسبتاً ملایم و در حضور کاتالیست معروف زیگلر – ناتا انجام می‌شود. وجود این کاتالیزور، بسپاری به صورت ایزوتاکتیک را تشکیل می‌دهد که قادر به متبلور شدن تا حدود ۹۰ درصد می‌باشد.

پلی‌پروپیلن یک بسپار گرمانرم می‌باشد که در یک بازه گسترده از کاربردها شامل فیلم و ورق، قالب‌گیری دمشی، قالب‌گیری تزریقی، بسته‌بندی غذایی، نساجی، تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی، لوله، کاربردهای صنعتی و ساختمانی و اجزاء خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، بسپار تولیدشده از تک‌پار پروپیلن به‌طور معمول در برابر حلال‌های شیمیایی، بازها و اسیدها مقاوم می‌باشد. کد مشخصه این بسپار می‌باشد.

مولکول پروپیلن دارای ساختار شیمیایی نامتقارن می‌باشد، از این رو فرایند بسپارش آن می‌تواند به سه نوع توالی در ساختار بسپار حاصل منتهی گردد. به دلیل اثرات ناشی از ممانعت فضایی گروه‌های متیل، توالی سر به دم دارای نظم ساختاری بالاتری نسبت به سایر انواع می‌باشد.

پلی‌پروپیلن دارای سه پیکربندی فضایی مختلف می‌باشد که عبارتند از ایزوتاکتیک (iPP)، سیندیوتاکتیک (sPP) و اتاکتیک (aPP). در نوع ایزوتاکتیک گروه‌های متیلی در یک طرف صفحه عبوری از زنجیر اصلی می‌باشند. در نوع سیندیوتاکتیک گروه‌های متیل به صورت یک در میان در دو طرف صفحه عبوری از زنجیر قرار می‌گیرند. در نوع اتاکتیک هم هیچ نوع نظم خاصی وجود ندارد.

مواد پلی‌پروپیلن به طور کلی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند.

هوموپلیمرها

پلی‌پروپیلن هموپلیمر که از پلیمریزاسیون مونومر پروپیلن به تنهایی تولید می‌شود.
از نقطه نظر خواص فیزیکی و مکانیکی تفاوت پلی‌پروپیلن هموپلیمر و کوپلیمر در مقاومت ضربه‌ای، استحکام کششی و سختی است.پلی‌پروپیلن هموپلیمر با اینکه استحکام کششی و سختی بالاتری نسبت به پلی‌پروپیلن کوپلیمر دارد ولی نقطه ضعف اصلی آن مقاومت ضربه‌ای آن است.در واقع پلی‌پروپیلن هموپلیمر شکننده‌تر از پلی‌پروپیلن کوپلیمر است. این ضعف بیشتر در دماهای پایین و به ویژه زیر صفر خود را نشان می‌دهد.به همین جهت کاربرد پلی‌پروپیلن هموپلیمر در تولید قطعات تزریقی که در معرض ضربه و دمای پایین قرار می‌گیرند، به شدت محدود است. برای رفع این نقطه ضعف با افزودن مونومر اتیلن در حین پلیمریزاسیون پروپیلن، کوپلیمر پلی‌پروپیلن تولید شده است.

کوپلیمرها

پلی‌پروپیلن کوپلیمر که از پلیمریزاسیون پروپیلن به همراه کومونومر اتیلن تولید می‌شود.
پلی‌پروپیلن کوپلیمر مقاومت ضربه‌ای بالاتری نسبت به پلی‌پروپیلن هموپلیمر دارد. با تنظیم مقدار اتیلن اضافه شده به ساختار پلیمر، تنظیم مورفولوژی کوپلیمر، تنظیم نوع کریستالیزاسیون و همچنین تنظیم وزن مولکولی می‌توان میزان مقاومت ضربه‌ای را تنظیم و تا حد خوبی بالا برد. البته باید توجه داشت که بالا بردن مقاومت ضربه‌ای پلی‌پروپیلن به قیمت کاهش سختی و سفتی پلیمر انجام می‌پذیرد.اضافه کردن اتیلن به ساختار پلی‌پروپیلن حین پلیمریزاسیون پروپیلن، نظم ساختاری پلی‌پروپیلن را کاهش می‌دهد. کاهش نظم ساختاری هم به نوبه خود باعث کاهش میزان تبلور (کریستالیزاسیون) پلی‌پروپیلن می‌شود. با توجه به ساختار شکننده بلورها، دلیل افزایش مقاومت ضربه‌ای پلی‌پروپیلن کوپلیمر نسبت به پلی‌پروپیلن هموپلیمر کاهش بلورینگی است.

یک کاتالیست زیگلر-ناتا قادر است که قرار گرفتن تک‌پارها را در یک آرایش‌یافتگی ویژه محدود سازد و تنها اجاره می‌دهد که تک‌پارها در جهت درست به زنجیر بسپاری اضافه شوند. اکثر پلی‌پروپیلن‌های معمول که با استفاده از کاتالیست‌های تیتانیوم کلراید (Ticl4) تولید می‌شوند، دارای درصد بالایی از پلی‌پروپیلن ایزوتاکتیک می‌باشند. به دلیل اینکه گروه‌های متیل در یک طرف قرار گرفته‌اند، بعضی ملکول‌ها تمایل دارند که به شکل مارپیچی دربیایند، این مارپیچ‌ها یک به یک در کنار هم قرار می‌گیرند و مقاومت پلی‌پروپیلن معمول را ایجاد می‌کنند.

پلی پروپیلن از لحاظ نظم فضایی به سه ساختار زیر تقسیم بندی می شود

ایزوتاکتیک (ipp) : دراین ساختار گروه های متیل در یک طرف زنجیره اصلی قرار دارند.     

سیندیوتاکتیک (spp): دراین ساختار گروه های متیل به صورت یک در میان در بالا و پایین زنجیره اصلی قرار گرفته اند.

اتاکتیک (app): دراین ساختار گروه های متیل به صورت اتفاقی در دو طرف زنجیره اصلی قرار دارند.

با توجه به اینکه تنها در آرایش ایزوتاکتیک مولکول های پلیمری اجازه فشرده شدن در ساختار کریستالی را دارند و در دو نوع آرایش دیگر بعلت بزرگی گروه متیل امکان بهم فشردگی و تشکیل ساختار کریستال وجود ندارد، پلی پروپیلن صنعتی معمولا از نوع ایزوتاکتیک است.

پلی‌پروپیلن یک پلیمر ترموپلاست می‌باشد که در یک بازه گسترده از کاربردها شامل فیلم و ورق، قالب‌گیری دمشی، قالب‌گیری تزریقی،  بسته‌ بندی غذایی، نساجی، تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی، لوله، کاربردهای صنعتی و ساختمانی و اجزاء خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، پلیمر تولید شده از منومر پروپیلن به طور معمول در برابر حلال‌های شیمیایی، بازها و اسیدها مقاوم می‌باشد. کد مشخصه این پلیمر می‌باشد.
مولکول پروپیلن دارای ساختار شیمیایی نامتقارن می‌باشد، از این رو فرایند پلیمریزاسیون آن می‌تواند به سه نوع توالی در ساختار پلیمر حاصل منتهی گردد. به دلیل اثرات ناشی از ممانعت فضایی گروه های متیل، توالی سر به دم دارای نظم ساختاری بالاتری نسبت به سایر انواع می‌باشد.

مزایای پلی پروپیلن

  • چگالی کم (۰.۹ – ۰.۹۱ g/cm3)
  • مقاومت تخریبی در برابر استرس های محیطی
  • مقاومت کششی بالا
  • صلبیت بالا
  • پلی پروپیلن به راحتی در دسترس و نسبتا ارزان است.
  • پلی پروپیلن با توجه به ماهیت نیمه بلوری آن دارای خمیدگی بالا است.
  • پلی پروپیلن دارای سطح نسبتا لغزنده است.
  • پلی پروپیلن بسیار مقاوم در برابر جذب رطوبت است.
  • پلی پروپیلن مقاومت شیمیایی خوبی در طیف گسترده ای از اسید و پایه دارد.
  • پلی پروپیلن دارای مقاومت خستگی خوب است.
  • پلی پروپیلن دارای قدرت ضربه خوب است.
  • پلی پروپیلن یک عایق برق خوب است.
  • استحکام مکانیکی خوب
  • خواص خوب قالب گیری
  • بی بو و غیر سمی

مقالات مرتبط