گذری بر پلی پروپیلن (PP)
پلی پروپیلن (PP) یک پلیمر هیدروکربنی خطی است، که با فرمول CnH2n شناخته می شود. پلی پروپیلن همچون پلی اتیلن . پلی بوتان یک پلی الفین و یا پلیمر اشباع شده محسوب می گردد. پلی پروپیلن یکی از چند بعدی ترین پلیمرهایی است که هم در زمینه پلاستیک و هم در زمینه الیاف و تقریباً در کل بازار مصرف نهایی پلاستیک کاربرد زیادی دارد.
توسعه پلی پروپیلن
بدنبال کارزیگلر در آلمان، فرآیند تولید پلیمر استریو رگیولار توسط پروفسور ژیلیو ناتاین در ایتالیا صورت پذیرفت.ناتا اولین رزین پلی پروپیلن را در اسپانیا در سال ۱۹۵۴ تولید نمود.ناتا از کاتالیزهای توسعه یافته برای صنعت پلی پروپیلن استفاده نمود واین تکنولوژی را در گاز پروپیلن بکار بست.
این پلیمرهای جدید با قابلیت کریستالیزه شدن خیلی زود بین تولید کنندگان محبوب شد و در حال حاضر پلی پروپیلن یک محصول موفق در بسیاری از زمینه ها به شمار می رود.تولید تجاری پلی پروپیلن در سال ۱۹۵۷ آغاز شد و استفاده از آن از این تاریخ به بعد با رشد روزافزونی مواجه شد.
نوع | موارد مصرف | |
قالب زنی | اجزای اتومبیل،پاپ قایقرانی و غیره | |
الیاف | فرش، ریسمان تسمه ای،پوشاک و … | |
نوار | جوت جایگزینی(الیافی که برای گونی بافی بکار می رود.) | |
فیلم | فیلم جهت دار دو محوری (OPP) | |
فوم | فوم ساختاری و بسته بندی با غلظت کم(فرآیند مهرره مشابه با xps) |
پلی پروپیلن جهت دار (OPP) بصورت قابل توجهی رشد نموده و تقریباً درتمامی کاربردها جایگزین سلوفان شده است.
ویژگی ها
ویژگی های پلی پروپیلن شامل موارد زیر می گردد:
نیمه سخت
نیمه شفاف
مقاومت شیمیایی خوب
دشوار
مقاومت در برابر خستگی
ویژگی لولای انتگرال
مقاومت گرمایشی خوب
PP مشکلات فشار-ترک خوردگی را ایجاد ننموده و مقاومت اکتریکی و شیمیایی بالایی را در دماهای بالاتر عرضه می نماید.با اینکه ویژگی های PP مشابه دسته ای از پلی اتیلن هاست، ولی تفاوت های خاصی نیز در این بین وجود دارد.این تفاوتها شامل چگالی کمتر،نقطه نرمیت بالاتر(PP در دمای پایین تر از ۱۶۰ درجه سانتیگراد ذوب نمی شود، پلی اتیلن، یک پلاستیک بسیار رایج، در دمای حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد پخته می شود.)سفتی و سختی بیشتر. افزودنی ها در تمامی رزین های پلی پروپیلن تولید شده تجاری مورد استفاده قرار می گیرند تا طی فرآیند از پلیمر محافظت نموده و عملکرد مصرف نهایی را تقویت بخشند.
هموپلیمر | کوپلیمر | ||
چگالی | / kgm-3 | ۹۰۵ | ۹۰۵ |
استحکام کششی | / Mpa | ۳۳ | ۲۵ |
مدول کششی | / Gpa | ۱٫۴ | ۱٫۰ |
کشیدگی در نقطه شکست | / % | ۱۵۰ | ۳۰۰ |
سختی | / Rockwell “R” Scale | ۹۰ | ۸۰ |
استحکام ضربه ای ایزود | / kJm-1 | ۰٫۰۷ | ۰٫۱ |
دمای واپیچی گرمایشی(HDT) | @ ۰٫۴۵ MPa / °C | ۱۰۵ | ۱۰۰ |
دمای واپیچی گرمایشی(HDT) | @ ۱٫۸۰ MPa / °C | ۶۵ | ۶۰ |
حجم مقاومت | / logÙm | ۱۹ | ۱۹ |
شاخص اکسیژن | / % | ۱۷ | ۱۷ |
ساختار شیمیایی (Chemical Structure)
پلیمر هیدروکربن خطی، اشباع نشده و یا کم اشباع شده،در بسیاری از ویژگی ها بویژه حلال پذیری و الکتریکی شباهت هایی با پلی اتیلن دارد.با این وجود ، حضور گروه متیل متصل به هر اتم کربن زنجیره ستون فقرات متناوب، می تواند این ویژگی ها را به روش های زیر تغییر دهد:
الف)می تواند سبب سختی جزئی در زنجیره شود-نقطه ذوب بلورین Tm را افزایش می دهد.
ب) می تواند با تقارن مولکولی تداخل پیدا کند-تبلور را کاهش داده و از این رو Tm نیز کاهش می یابد.
در مورد پلیمرهای بسیار منظم،شکل ایزوتاکتیک ،نتیجه خالص نقطه ذوب ۳۰ درجه سانتیگراد است که از مقدار آن برای پلی اتیلن سنگین بیشتر می باشد.
گروه متیل همچنین یک تاثیر شیمیایی نیز دارد یعنی اتم کربن سوم مکانی را برای اکسیداسیون فراهم می نماید-PP بسیار پایدار تر از PE می باشد، همچنین پراکسید و تابش منجر به بریدیگی های زنجیره ای می گردد تا ارتباط متقابل.
تولیدی کنندگان از عبارت ” شاخص ایزوتاکتیک” –مقدار غیر قابل حل در حلال داغ- استفاده می کنند که نشانگر درصد پلیمز ایزوتاکتیک در یک گرید معین می باشد.N.B معمولا ۹۰-۹۵ درصد ایزوتاکتیک است.
تولید
تولید پلی پروپیلن توسط دوغاب،حلال یا فرآیند فاز گاز صورت می پذیرد که در آن مونومر پروپیلن منوط به حرارت و فشار در حضور سیستم کاتالیت می باشد.پلیمریزاسیون در دمای نسبتاً پایینی صورت پذیرفته و محصول تولید شده نیمه شفاف ولی آماده رنگ پذیری می باشد . اختلاف بین کاتالیست و شرایط تولیدی می تواند جهت تغییر ویژگی های پلاستیک مورد استفاده قرار گیرد.بواسطه ترک خوردن نفتا (تقطیر نور نفت خام)، پروپیلن به همراه اتیلن بدست می آید.اتیلن،پروپیلن و آلکین های بالاتر بواسطه دمای پایین تقطیر جزء به جزء از هم جدا می شوند.بدلیل جانبی بودن محصول اتیلن در اوایل دهه ۱۹۵۰،در حال حاضر پروپیلن به نوبه خود یک ماده مهم به شمار می رود.
پروپیلن یک پلیمر تناژ بالا با یک نرخ رشد بالاتر از معمول برای چنین ترموپلاستیک هایی محسوب می شود. بدلیل تطبیق پذیری پلی پروپیلن و دامنه وسیع محدوده مصرفی فوق الذکر، این نرخ رشد جزئی است. با این وجود در بریتانیای کبیر مصرف پلی پروپیلن بیش از دیگر کشورهای اروپایی همچون آلمان جنوبی است.
فرآیند پذیری
هموپلیمر | کوپلیمر | ||
دمای ذوب | / °C | ۲۹۰-۲۱۰ | ۲۹۰-۲۱۰ |
دمای قالب | / °C | ۶۰-۲۰ | ۶۰-۲۰ |
از قبل خشک نمودن | /ساعت در °C | نیاز نیست | نیاز نیست |
انقباض قالب معمولی | / % | ۱٫۵ | ۲ |