پلی پروپیلن یک پلیمر هیدروکربنی خطی است که به صورت –[CH2-CH(CH3)]n– در معادلات شیمیایی بیان می شود. این پلیمر مانند پلی اتیلن و پلی بوتن، یک پلی اولفین یا پلیمر اشباع شده است. پلی پروپیلن یکی از آن دسته از پلیمرهای همه کاره است که با کاربردهای خود هم به عنوان پلاستیک و هم به عنوان الیاف تقریباً در تمام بازارهای مصرفی اعم از خودرو، پزشکی، بسته بندی، مخزن سازی و… به شکل پلاستیک موجود است.
معرفی پلی پروپیلن
پلی پروپیلن (PP) یا پلی پروپن، یک پلیمر ترموپلاستیک همه منظوره است که به طور گسترده در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود. این ماده از طریق پلیمریزاسیون پروپیلن (C3H6)، یک هیدروکربن گازی حاصل از شکست حرارتی نفت خام، تولید می شود. پلی پروپیلن یک ماده نیمه بلوری است، به این معنی که در ساختار آن هم مناطق آمورف و هم کریستالی وجود دارد. این امر به این پلیمر تعادلی از خواص می دهد، آن را قوی، سخت و در عین حال انعطاف پذیر می کند تا بتواند به اشکال مختلف پردازش شود.
ویژگی های پلی پروپیلن
یکی از ویژگی های کلیدی پلی پروپیلن مقاومت استثنایی آن در برابر گرما است. این ماده می تواند تا دمای 170 درجه سانتیگراد (340 درجه فارنهایت) را تحمل کند، که آن را برای کاربردهایی که در آن مایعات و محیط های گرم وجود دارد مناسب می کند. این خاصیت به دلیل تشکیل پیوندهای بین مولکولی قوی بین زنجیره های پلی پروپیلن است. طبیعت غیرقطبی این پلیمر نیز به مقاومت آن در برابر گرما کمک می کند، زیرا حلال های قطبی مانند آب نمی توانند به راحتی با زنجیره هیدروکربنی پلیمر تعامل کنند.
مقاومت پلی پروپیلن در برابر مواد شیمیایی نیز ویژگی قابل توجه دیگری است. این ماده تحت تأثیر بیشتر اسیدها، قلیاها و حلال های آلی قرار نمی گیرد، که آن را برای کاربردهایی که در آن بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی یا پردازش شیمیایی وجود دارد، ایده آل می کند. این مقاومت شیمیایی ناشی از پیوندهای قوی کربن-کربن درون زنجیره های پلی پروپیلن است که به راحتی توسط عوامل شیمیایی جدا نمی شوند.
مقاومت سایشی نیز یکی از ویژگی های بارز پلی پروپیلن است. ساختار محکم و انعطاف پذیر آن باعث می شود که این ماده در برابر سایش و پارگی بسیار مقاوم باشد، که آن را برای کاربردهایی مانند نقاله ها، طناب ها و یاتاقان های صنعتی مناسب می کند. این خاصیت به دلیل درهم تنیدگی زنجیره های پلی پروپیلن است که به هم قفل می شوند و شبکه ای قوی و بادوام ایجاد می کنند.
ویژگی های عایق پلی پروپیلن نیز شایان ذکر است. این ماده یک عایق الکتریکی خوب است، که آن را برای کاربردهایی که در آن اجزای الکتریکی و دستگاه ها وجود دارد مناسب می کند. این خاصیت ناشی از انباشت محکم زنجیره های این پلیمر است که مانع حرکت الکترون ها و جلوگیری از جریان برق می شود. علاوه بر این، پلی پروپیلن ضریب اصطکاک پایینی دارد که آن را برای کاربردهایی که در آن سطوح لغزنده صاف مورد نیاز است، مناسب می کند.
توسعه پلی پروپیلن
به دنبال اشتیاق و علاقه فردی به نام Ziegler در آلمان، فرآیند تولید پلیمرهای “stereoreregular” توسط پروفسور Giulio Nattain در ایتالیا پیگیری و تکمیل شد. همچنین شخصی به نام Natta اولین رزین پلی پروپیلن را در اسپانیا در سال 1954 تولید کرد. Natta از کاتالیزورهای توسعه یافته برای صنعت پلی اتیلن استفاده کرد و این فناوری را برای گاز پروپیلن به کار برد.
این پلیمرهای جدید با قابلیت کریستالیزه شدن با سرعت محبوب صنعت شدند. پلی پروپیلن در حال حاضر محصولی بسیار موفق در بسیاری از زمینه ها می‌باشد. تولید تجاری آن در سال 1957 میلادی آغاز شد و استفاده از آن پس از این تاریخ رشد زیادی را در روند محبوبیت خود نشان داده است. تطبیق پذیری پلیمر (قابلیت انطباق با طیف گسترده ای از روش ها و کاربردهای ساخت) نرخ رشد محبوبیت پایدار را حفظ کرده و PP را قادر می سازد تا سهم بازار بسیاری از مواد جایگزین را در کاربردهای فراوانی به خود اختصاص دهد.
مزایای پلی پروپیلن
از مزایای پلی پروپیلن می توان به گزینه های زیر اشاره کرد:
- مقاومت در برابر گرما: این پلیمر می تواند تا دمای 170 درجه سانتیگراد (340 درجه فارنهایت) را تحمل کند، که آن را برای کاربردهایی که در آن مایعات و محیط های گرم وجود دارد مناسب می کند.
- مقاومت در برابر مواد شیمیایی: پلی پروپیلن تحت تأثیر بیشتر اسیدها، قلیاها و حلال های آلی قرار نمی گیرد، که آن را برای کاربردهایی که در آن بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی یا پردازش شیمیایی وجود دارد، ایده آل می کند.
- مقاومت سایشی: پلی پروپیلن در برابر سایش و پارگی بسیار مقاوم است، که آن را برای کاربردهایی مانند نقاله ها، طناب ها و یاتاقان های صنعتی مناسب می کند.
- عایق الکتریکی: پلیمر مذکور یک عایق الکتریکی خوب است، که آن را برای کاربردهایی که در آن اجزای الکتریکی و دستگاه ها وجود دارد مناسب می کند.
- ضریب اصطکاک پایین: این پلیمر ضریب اصطکاک پایینی دارد که آن را برای کاربردهایی که در آن سطوح لغزنده صاف مورد نیاز است، مناسب می کند.
پلی پروپیلن مشکلات ایجاد ترک را بوجود نمی‌آورد و مقاومت الکتریکی و شیمیایی عالی را در دماهای بالاتر ارائه می دهد. در حالی که خواص PP مشابه خواص پلی اتیلن است، تفاوتهای خاصی وجود دارد. اینها شامل چگالی کمتر، نقطه نرم شدن بالاتر (PP زیر 160 درجه سانتیگراد ذوب نمی شود) پلاستیک با کیفیت تر (که در حدود 100 درجه سانتیگراد بازپخت می شود) و سفتی و سختی بالاتر است.
توجه داشته باشید که مواد افزودنی برای تمام رزین های پلی پروپیلن تولیدی تجاری برای محافظت از پلیمر در طول پردازش و افزایش عملکرد نهایی استفاده می شود.
ساختار شیمیایی پلی پروپیلن
پلیمر هیدروکربنی خطی، اشباع کم یا بدون اشباع است. پلی پروپیلن در بسیاری از خواص، به خصوص محلول و الکتریکی مشابه پلی اتیلن عمل میکند. با این حال، وجود گروه متیل متصل به هر اتم کربن در زنجیره ستون فقرات بعنوان جایگزین می‌تواند خواص را به روش‌های مختلفی تغییر دهد:
- می تواند باعث سفت شدن جزئی زنجیره شود – افزایش نقطه ذوب کریستالی (Tm).
- می تواند با تقارن مولکولی تداخل ایجاد کند – کریستالینیتی را کاهش می دهد و بنابراین Tm را کاهش می دهد.
- در مورد پلیمرهای بسیار منظم، مانند ISOTACTIC، نتیجه خالص نقطه ذوب حدود 30 درجه سانتیگراد بالاتر از HDPE نمایان میشود.
کاربردهای پلی پروپیلن
پلی پروپیلن (PP) یک پلیمر ترموپلاستیک همه منظوره است که از مونومر پروپیلن (C3H6) سنتز می شود. این دومین پلاستیک مصنوعی ساخته شده پس از پلی اتیلن است و حضور گسترده ای در صنایع مختلف دارد. خواص شگفت انگیز این پلیمر، از جمله ساختار نیمه بلوری، غیر قطبی بودن، مقاومت استثنایی در برابر گرما، مواد شیمیایی و سایش، همراه با توانایی عایق بندی عالی و ضریب اصطکاک پایین، باعث پذیرش گسترده در طیف گسترده ای از کاربردها شده است.
خواص استثنایی پلی پروپیلن جایگاه آن را به عنوان یک ماده پایه در صنایع مختلف، از جمله:
- بسته بندی: پلی پروپیلن در حوزه بسته بندی سلطنت می کند، انعطاف پذیری آن امکان ساخت بطری، شیشه، فنجان و سینی، همراه با کیسه پلاستیکی، روکش و فیلم را فراهم می کند.
- خودرو: این ماده پلیمری به راحتی در بخش خودروسازی ادغام می شود، سهم آن از داشبوردها، ضربه گیرها، تزئینات داخلی، مخازن سوخت، ورودی های هوا و سیستم های اگزوز گسترش می یابد.
- الکتریکی و الکترونیک: صنعت برق و الکترونیک به شدت به قدرت پلی پروپیلن متکی است و از آن برای عایق بندی سیم و کابل، محفظه های اجزای الکترونیکی و قاب باتری استفاده می کند.
- پزشکی: سازگاری ذاتی و دوام آن باعث پذیرش آن در حوزه پزشکی شده است، جایی که در سرنگ ها، کاتترها، ایمپلنت های جراحی و بسته بندی دستگاه پزشکی کاربرد دارد.
- منسوجات: انعطاف پذیری پلی پروپیلن به قلمرو نساجی گسترش می یابد، جایی که برای تولید فوم و نخ استفاده می شود، که به طور گسترده در لباس، فرش و مبلمان خانگی استفاده می شود.
- کاربردهای صنعتی: انعطاف پذیری این پلیمر در بخش صنعتی درخشش می یابد، جایی که به ساخت لوله ها، شیرها، اتصالات، تسمه نقاله ها، شیلنگ ها و طناب ها کمک می کند. برای یک نمونه شاخص میتوان استفاده از این ماده برای ساخت مخزن پلی پروپیلن اشاره کرد.
گریدهای مختلف پلی پروپیلن
در حال حاضر سه نوع پلی پروپیلن در دنیا موجود است. هر کدام با مشخصات و هزینه‌های خاصی تولید می‌شوند (اگر چه بصورت غالب همه آنها با هم تشابه‌هایی دارند) که در تولید مخازن بسته به ویژگی مورد نیاز توسط سازنده گرید مورد نظر تولید میشود.
هموپلیمرها
یک درجه همه منظوره که می تواند در کاربردهای مختلف استفاده شود.
کوپلیمرهای بلوکی
حاوی اتیلن 5 تا 15 درصد، مقاومت در برابر ضربه بسیار بهبود یافته و تا دمای زیر 20- درجه سانتیگراد کاربرد دارند. میزان ضربه پذیری آنها را میتوان با افزودن اصلاح‌کننده‌های ضربه، که به طور سنتی الاستومرها در فرآیند اختلاط انجام می‌دهند، افزایش داد.
کوپلیمرهای تصادفی
واحدهای هم‌مونومری را که به‌طور تصادفی (متمایز از بلوک‌های مجزا) در امتداد مولکول زنجیره بلند پلی‌پروپیلن مرتب شده‌اند، ترکیب می‌کنند. چنین پلیمرهایی معمولاً حاوی 1-7٪ اتیلن هستند که در موارد نقطه ذوب پایین تر، انعطاف پذیری بیشتر و شفافیت بیشتر سودمند هستند.
درجات مختلف PP بسته به کاربرد و روش پردازش انتخابی جهت انواع کاربردهای منجه ساخت مخزن پلی پروپیلن نگهداری انواع سیالات شیمیایی در دسترس هستند.
