پلی پروپیلن گرید شیمیایی
به صورت کلی پلی پروپیلن ها از دسته ترمو پلاستیک ها می باشند. در مقایسه با انواع پلی اتیلن، پلی پروپیلن ها استحکام ضربه ای کمتری دارند اما دمای کاربری و استحکام کششی بالاتری را دارا می باشند. پلی پروپیلن یکی از پرمصرف ترین و اساسی ترین پلیمرهای مورد استفاده در دنیا و بزرگ ترین مصرف کننده پروپیلن می باشد. پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار نسبتا ملایم ودر حضور کاتالیست معروف زیگلر – ناتا انجام می شود. به دلیل وجود کاتالیست زیگلر-ناتا، پلیمری تولیدی به صورت ایزوتاکتیک بوده که قادر به متبلور شدن تا حدود ۹۰ درصد می باشد.
پلی پروپیلن در انواع زمینه ها مثلاً در صنعت اتومبیل در ساخت پانل دربها ، تزئینات داخلی ، پروانه ها، کفپوش اتومبیل، جعبه باطری و …. مصرف میشود. اغلب نیهای نوشیدنی از PP ساخته میشود. بیشتر قطعات ساک و اسباب بازیها نیز از این پلیمر تهیه می شوند. تقریباً ۱۰ % تولید PP در ساخت فیلم مصرف میشودکه در بسته بندی مواد غذایی کاربرد دارند . حدود ۳۰% دیگر PP تولیدی در ساخت تک رشته ها و الیاف مصرف میشود . الیاف PP در ساخت موکت، فرش، طناب، گونی و … استفاده میشوند.
هر چند پلی پروپیلن به صورت هموپلیمر مصرف خیلی زیادی دارد ولی کوپلیمر پروپیلن با اتیلن نیز بازار رو به رشدی دارد. با افزایش اتیلن هنگام پلیمریزاسیون پلیمری با مدول کمتر و مقاومت به ضربه بیشتری بدست می آید. هر چه میزان اتیلن بیشتر باشد اثرات فوق بارز تر خواهد بود. این کوپلیمرها هم به صورت بی نظم (Random Copolymer) و هم بلوکی (Block Copolymer) در دسترس میباشند.
پلیپروپیلن بدلیل استحکام بالا در بین پلیالفینها معروف است. از طرف دیگر مقاومت ضربه میتواند پاشنه آشیل آن محسوب شود. لذا در ادامه دو خاصیت مقاومت ضربه و مدول و چگونگی ارتباط آنها با ریزساختار ماده بحث میشود.
مقاومت ضربه پلیپروپیلن تحت تأثیر طول زنجیر پلیمر و درصد تبلور آن میباشد. هر چه متوسط وزنی وزن مولکولی بالاتر و درصد تبلور کمتر باشد مقاومت ضربه بالاتری حاصل میشود. البته بجای متوسط وزن مولکولی از شاخص جریان مذاب (MFI) استفاده میشود که با آن نسبت عکس دارد. از میان MFI و درصد تبلور اولی تأثیر بزرگتری بر مقاومت ضربه داشته و در صورت مشابهت یا نزدیکی مقادیر آن، درصد تبلور تأثیر خود را بر مقاومت ضربه بروز میدهد. در این صورت با افزایش درصد تبلور مقاومت ضربه کاهش مییابد.
در کوپلیمرهای از نوع بلوکی، MFI و درصد کومنومر اتیلن (که در بازه ۴ تا ۱۰ درصد متغیر میباشد) بر خواص ضربه موثرند بطوریکه MFI کمتر و درصد اتیلن بالاتر موجب دستیابی به مقادیر بالای مقاومت ضربه میشود. وقتی مقدار MFI پایین (حدودا کمتر از gr/10min5/0 در شرایط دمای ۲۳۰ درجه و وزنه kg16/2) میباشد مقدار اتیلن چندان بر مقاومت ضربه موثر نیست. بطور کلی نسبت مقدار اتیلن به MFI شاخص مناسبی برای ارزیابی مقاومت ضربه کوپلیمرهای بلوکی است که با افزایش آن مقادیر بیشتر مقاومت ضربه حاصل میشود. برای دستیابی به نوع عدم شکست در تست ضربه، مقادیر این نسبت باید بیش از ۱۴ باشد.
در انواع کوپلیمر تصادفی مقدار اتیلن استفاده شده معمولا در محدوده ۳ تا ۴ درصد متغیر است و لذا بعد از MFI توزیع کومنومر اتیلن بر خواص ضربه موثر است. در اینجا نیز مانند قبل MFI پایینتر به مقادیر بالاتر مقاومت ضربه منجر میشود اما توزیع کومنومر اتیلن بطوریکه منجر به ایجاد درصد تبلور کمتر و بلورهای با ابعاد کوچکتری شود میتواند مقاومت ضربه را اتقاء دهد.
iPP تجاری شده دارای خصوصیات متنوعی می باشد که موجبات استفاده گسترده آن را به خصوص در صنعت پلاستیک و الیاف فراهم آورده است. یکی از مهم ترین خصوصیات این ماده نسبت به پلیمرهایی نظیر پلی آمیدها عدم جذب رطوبت در آن می باشد که آن را به عنوان گزینه ای مناسب برای بسیاری از کاربردها تبدیل کرده است. خصوصیات این ماده را می توان با انجام برخی اصلاحات بعدی بهبود داد. مهم ترین اصلاحاتی که در حال حاضر انجام می گیرد عبارتند از کنترل فرایند تخریب، شبکه ای کردن، عاملیت دار نمودن و شاخه دار کردن. ساختار مولکول پلی پروپیلن به دلیل ماهیت کاتالیست های زیگلر-ناتا خطی می باشد که موجب پایین بودن استحکام مذاب آن می گردد. پایین بودن استحکام مذاب سبب محدودیت کاربرد این پلیمر در فرایندهایی نظیر قالب گیری دمشی و ترموفرمینگ می شود.
از نظر شیمی آلی پروپان به پروپیلن بسیار نزدیک است. در خانواده الکنها پروپان (C3H8) سومین عضو است و بعد از متان (CH4) و اتان (C2H6) قرار دارد. این ماده در دمای معمولی گاز است؛ در دمای ۱۸۷- درجه سانتی گراد جامد می شود؛ دمای جوش پروپان ۴۲- درجه سانتی گراد است ودر این دما به گاز تبدیل میشود.
دومین عضو خانواده الکینها بعد از اتیلن (C2 H4) پروپن یا پروپیلن (C3 H6) است. این ماده که در شرایط معمولی گاز است، در دمای ۱۸۵- درجه سانتی گراد ذوت میشود.
در فرمول شیمیایی پروپن یک پیوند دوگانه وجود دارد. این پیوند دوگانه مشخصه الکینهاست و چون در واکنشهای شیمیایی با مواد از پیوند دیگر سبقت میگیرد به آن “گروه عاملی” گفته میشود. اگر پروپن به طور اضافی با هیدروژن ترکیب شود پروپان به دست می آید و اگر با آب ترکیب شود، ایزوپروپیل الکل حاصل می شود.
در حقیقت پروپیلن، مونومرپلی پروپیلن ppاست که با هم ترکیب می شوند و یک مولکول بسیار بزرگ با چندین صد یا هزار مونومر را میسازند. مولکولهای پلی پروپیلن pp بسیار بلندند. از نظر جرم مولکولی یا تعداد مونومرهای به هم پیوند خورده با یکدیگر برابر نیستند، قابل انعطافند و شکلهای فضایی متفاوتی را میتوانند انتخاب کنند.
پلی پروپیلن pp در دمای معمولی جامد است. برحسب نظم و ترتیبی که مولکولها دارند، خواص متفاوتی از خود نشان میدهند.