همه چیز در رابطه با پلی پروپیلن

پلی پروپیلن چیست و با چه روشی تولید می شود؟

انواع پلی پروپیلن و مزایای هرکدام

تفاوت پلی پروپیلن همو و کوپلیمر

خواص پلی پروپیلن

معایب پلی پروپیلن

کاربردهای پلی پروپیلن

مقایسه پلی پروپیلن و پلی اتیلن

فرایند شکل دهی پلی پروپیلن و هرآنچه لازم است بدانید

جدول خواص پلی پروپیلن

پلی پروپیلن PP یک پلیمر ترموپلاستیک سخت و بلورین است که از مونومر پروپیلن تولید می شود. پلی پروپیلن PP یک رزین هیدروکربنی خطی می باشد که ساختار آن به شکل زیر است:

پلی پروپیلن یک پلیمر از خانواده پلی اولفین ها محسوب می گردد. یکی از پرکاربردترین پلیمرهای موجود در صنعت به شمار می رود.

در مقاله زیر درباره انواع پلی پروپیلن و همچنین کاربردهای پلی پروپیلن، ویژگی ها ئ خواص آن ها خواهیم پرداخت.

امروزه از پلی پروپیلن هم در شکل پلاستیک و هم در شکل الیاف استفاده می شود.

پلی پروپیلن PP کم ترین دانسیته بین انواع پلیمر های رایج را دارا می باشد. تولید کنندگان بزرگی در ایران و همچنین در دنیا به سنتز این پلیمر می پردازند، مانند SABIC, Exxon, RTP Company و ...

امروزه بیش از 18000 گرید مختلف پلی پروپیلن PP در دنیا توسط بیش از 350 شرکت تولید می شود.

همانطور که گفته شد، پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون مونومر پروپیلن ساخته می شود. از کاتالیست های زیگلر ناتا و متالوسن می توان در تولید آن استفاده کرد.

بر اساس آرایش فضایی زنجیره ها، پلی پروپیلن PP بسته به نحوه قرارگیری گروه متیل (CH₃) می تواند به شکل های زیر موجود باشد:

اتاکتیک (Atactic PP): گروه متیل به صورت تصادفی در هر دو طرف زنجیره کربنی قرار دارند.

ایزوتاکتیک (Iso tactic PP): گروه های متیل همه در یک طرف زنجیره کربنی قرار می گیرند.

سیندیوتاکتیک (Syndio PP): گروه های متیل به  صورت یک در میان دو طرف زنجیره کربنی قرار می گیرند.

انواع پلی پروپیلن:

پلی پروپیلن به دو صورت هموپلیمر پلی پروپیلن و کوپلیمر پلی پروپیلن در بازار موجود است که در زیر به شرح مختصر آن ها می پردازیم:

پلی پروپیلن هموپلیمر (PP Homopolymer (PP-H:

در کاربردهای عمومی از این نوع پلی پروپیلن استفاده می شود. پلی پروپیلن همو تنها شامل مونومر پروپیلن می باشد و به شکل نیمه کریستالی و جامد موجود است. در کاربردهایی مانند بسته بندی، منسوج، لوله و صنایع خودرو از پلی پروپیلن همو PP-H استفاده می گردد.

پلی پروپیلن کوپلیمر PP Copolymer:

وقتی در ساختار پلی پروپیلن از مونومر دیگری به جز مونومر پروپیلن استفاده شود (معمولا اتان)، پلی پروپیلن کوپلیمر خواهیم داشت. کوپلیمر پلی پروپیلن خود به دو دسته تقسیم بندی می شود. کوپلیمر پلی پروپیلن تصادفی (رندوم) PP-R و  کوپلیمر پلی پروپیلن بلاک(دسته ای) PP-B

• کوپلیمر پلی پروپیلن تصادفی PP-R

  : از پلیمریزاسیون اتن و پروپن تولید می شود و مقدار اتن معمولا تا حداکثر 6 درصد جرمی استفاده می شود. علت نامگذاری کوپلیمر رندوم این است که ترتیب قرارگیری پروپن و اتن به شکل تصادفی و بی قاعده است. این نوع کوپلیمر پلی پروپیلن منعطف تر و از لحاظ خواص نوری شفاف ترمی باشند و به همین دلیل در محصولاتی که ظاهری عالی نیاز دارند از این PP-R استفاده می گردد.

• کوپلیمر پلی پروپین دسته ای PP-B

  در این نوع کوپلیمر نیز اتن استفاده شده و معمولا مقدار آن از اتن موجود در PP-R بیش تر است و حدود 5 الی 15 درصد از آن استفاده می شود. مونومر ها به صورت دسته ای در زنجیره اصلی قرار می گیرند. این نظم قرارگیری باعث می شود تا پلی پروپیلن حاصله سخت تر شده و شکنندگی کم تری نسبت به نوع PP-R داشته باشد به همین دلیل در صنایعی که نیاز به استحکام بالا دارد استفاده می شوند.

غیر از پلی پروپیلن هموپلیمر و کوپلیمر که در بالا شرح یافتند، پلی پروپیلن های دیگری نیز در صنعت موجود است مانند:

• پلی پروپیلن کوپلیمر مقام به ضربه:

  وقتی به همو پلی پروپیلن یک فاز کوپلیمر رندوم PP-R (شامل 65-45 درصد اتیلن) اضافه شود، به آن PP impact Copolymer یا کوپلیمر PP مقاوم به ضربه گویند. از این نوع کوپلیمر در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه دارند استفاده می شود، نظیر  صنایع لوازم خانگی، بسته بندی، بخش هایی از صنعت خودرو، لوله و ...

• پلی پروپیلن انبساطی (Expanded Polypropylene (EPP

  :  یک پلیمر انبساطی سلول بسته (close cell) به شکل فوم است که دانسیته بسیار پایینی دارد. EPP نسبت وزنی بسیار پایینی دارد، از مقاومت به ضربه عالی و خواص عایق حرارتی مناسب بهره مند می باشد و نسبت به آب و مواد شیمیایی نیز مقاوم است. با داشتن این ویژگی ها EPP در صنایع مختلفی مانند اتومبیل و بسته بندی کاربرد دارد.

• پلی پروپیلن با استحکام مذاب بالا (High Melt Strength (HMS-PP

  : پلی پروپیلن به صورت عادی استحکام مذاب پایینی دارد و در فرایند های شکل دهی که نیاز به استحکام مذاب بالا باشد (مانند فیلم دمشی) دچار مشکل می شود، لذا برای حل این مشکل پلی پروپیلن را با ساختار شاخه ای شامل شاخه های بلند می سازند تا هم استحکام مذاب بالا رود و هم قابلیت توسعه در فاز مذاب را پیدا کند. HMS-PP دارای گرید های مختلفی با خواص مکانیکی مختلف، پایداری حرارتی بالا و مقاومت شیمیایی خوب می باشد. HMS-PP به طور گسترده ای در بسته بندی مواد غذایی، صنایع خودروسازی و ساختمانی استفاده می شود.

در قسمت بالا کوپلیمر و هموپلیمر پلی پروپیلن به طور مفصل شرح داده شد. در جدول زیر خلاصه ای از تفاوت های این دو نوع پلی پروپیلن را مشاهده می کنید.

خواص انواع پلی پروپیلن

• نقطه ذوب: هموپلیمر: 165-160 درجه سلسیوس

                  کوپلیمر: 159-135 درجه سلسیوس

• دانسیته (چگالی): هموپلیمر: 0/908-0/904 گرم بر سانتیمتر مکعب

                             کوپلیمر رندوم: 0/908-0/904 گرم بر سانتیمتر مکعب

                         کوپلیمر مقاوم به ضربه: 0/900-0/898 گرم بر سانتیمتر مکعب

• مقاومت به مواد شیمیایی: پلی پروپیلن مقاومت عالی به اسید، الکل و باز دارد، مقاومت خوبی به آلدهید ها، استرها، هیدروکربن های آلیفاتیک و کتون ها دارد. همچنین پلی پروپیلن مقاومت محدود و کمی به هیدروکربن های آروماتیک و هالوژنه از خود نشان می دهد.
• اشتعال پذیری: پلی پروپیلن اشتعال پذیری بالایی دارد
• پلی پروپیلن مقاومت خوبی به رشد ترک محیطی دارد.
• پلی پروپیلن به حملات میکروبی مانند کپک و باکتری حساس است.
• پلی پروپیلن به بخار استریلیزاسیون مقاومت خوبی دارد.

معایب و محدودیت های پلی پروپیلن:

• مقاومت پایین به UV و خراش
• شکننده شدن در دمای حدود زیر 20- درجه سلسیوس
• دمای بالای استفاده پلی پروپیلن خیلی بالا نیست (120-90 درجه)
• متورم شدن سریع در حلال های آروماتیک و کلرینه
• در تماس با فلزات گرم پایداری حرارتی بالایی ندارد
• چاپ پذیری ضعیف

کاربردهای پلی پروپیلن:

• صنعت بسته بندی: پلی پروپپیلن در برابر بخار و رطوبت مانع خوبی می باشد، استحکام بالایی دارد و پرداخت کاری نهایی مناسبی دارد . همچنین قیمت نسبتا پایینی دارد. این ویژگی ها سبب می شود تا پلی پروپیلن در صنعت بسته بندی پلیمر محبوبی باشد. از پلی پروپیلن به صورت ظروف منعطف و نیز سخت استفاده می شود. در بسته بندی منعطف به دلیل اینکه فیلم پلی پروپیلن شفافیت نوری عالی دارد و نفوذ بخار و رطوبت در آن کم استفاده فراوانی دارد.

• کالاهای مصرفی: پلی پروپیلن در لوازم خانگی پلاستیکی و روزمره کاربرد بسیار زیادی دارد.
• صنعت خودروسازی: به علت قسمت نسبتا پایین، خواص مکانیکی مناسب و قالبگیری آسان، از پلی پروپیلن در صنعت خودرو سازی استفاده فراوانی می شود. قاب باتری، بامپر، آستر گلگیر، تزیینات داخلی، تزیینات درب و...
• الیاف و پارچه: مقدار قابل توجهی از پلی پروپیلن مصرفی در صنایع الیاف و پارچه می باشد. استحکام بالا؛ نفوذ آب و بخار آب پایین پلی پروپیلن را به پلیمری محبوب در این زمینه تبدیل کرده است.

مقایسه پلی پروپیلن و پلی اتیلن 

پلی اتیلن سخت و پلی پروپیلن در خواص فیزیکی شبیه به هم هستند اما نکات کلیدی زیر می تواند در انتخاب پلیمر مورد نظر برای اهدافتان به شما کمک کند.

شرایط فرایند و شکل دهی پلی پروپیلن

شرح کامل فرایند تزریق، اکستروژن و سایر فرایند های شکل دهی را می توانید در بخش

تکنولوژی شکل دهی مطالعه نمایید.

پلی پروپیلن نیز مانند اکثر پلاستیک ها می تواند به روش های مختلفی فرایند و شکل دهی شود. مانند تزریق، اکستروژن، قالب گیری تزریقی و ... در این بخش شرایط مختصری از فرایند تزریق و اکستروژن پلی پروپیلن آمده است.

فرایند قالب گیری تزریقی پلی پروپیلن:

• دمای مذاب 300-200 درجه
• دمای قالب 80-10 درجه
• نیاز به پیش خشک کردن ندارد
• دمای قالب بالا سبب افزایش درخشندگی محصول خواهد شد
• جمع شدگی (Shrinkage) قالب 3-1/5 درصد است (بسته به ضخامت و شرایط فرایندی)

فرایند اکستروژن پلی پروپیلن:

• دمای مذاب 300-200 درجه
• نسبت تراکم compression ratio = 3:1
• دمای سیلندر 205-180 درجه
• پیش خشک: 3 ساعت در دمای 110-105 درجه

جدول خواص پلی پروپیلن:

منبع: https://omnexus.specialchem.com