پلی پروپیلن

معرفی پلی پروپیلن

پلی پروپیلن چیست؟

پلی پروپیلن (PP) که با نام پلی پروپن نیز شناخته می شود ، یک پلیمر ترموپلاستیک است.

در کاربردهای بسیار متنوعی مورد استفاده قرار می گیرد. از طریق پلیمریزاسیون رشد زنجیره ای از پروپیلن مونومر تولید می شود.

پلی پروپیلن در گروه پلی الفین ها قرار دارد و تا حدی بلوری و غیر قطبی است.

خواص آن شبیه پلی اتیلن است ، اما کمی سخت تر و مقاوم در برابر حرارت است.

این ماده سفید ، مکانیکی ناهموار است و مقاومت شیمیایی بالایی دارد.

شیمیدانان J. Paul Hogan و Robert Banks برای اولین بار در سال ۱۹۵۱ پلیمریزاسیون پروپیلن را نشان دادند.

پلیمریزاسیون استریو انتخابی برای ایزوتاکتیک توسط Giulio Natta و Karl Rehn در مارس ۱۹۵۴ کشف شد.

این کشف پیشگامانه منجر به تولید گسترده پلی پروپیلن ایزوتاکتیک تجاری توسط شرکت ایتالیایی Montecatini از سال ۱۹۵۷ به بعد شد.

پلی پروپیلن Syndiotactic نیز برای اولین بار توسط Natta سنتز شد.

خواص شیمیایی و فیزیکی

پلی پروپیلن از بسیاری جنبه ها به پلی اتیلن شباهت دارد ، خصوصاً در رفتار محلول و خصوصیات الکتریکی.

گروه متیل خواص مکانیکی و مقاومت حرارتی را بهبود می بخشد،اگرچه مقاومت شیمیایی کاهش می یابد.

خصوصیات پلی پروپیلن به وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی ، تبلور ، نوع و نسبت کمونر (در صورت استفاده) و ایزوتاکتیک بستگی دارد.

به عنوان مثال در پلی پروپیلن ایزوتاکتیک ، گروه های متیل در یک طرف ستون فقرات کربن قرار دارند.

این ترتیب درجه بلوری بیشتری ایجاد می کند و منجر به ایجاد ماده سفت تری می شود که نسبت به پلی پروپیلن اتاکتیک و پلی اتیلن در برابر خزش مقاومت بیشتری دارد.

ویژگی های مکانیکی

تراکم (PP) بین ۰.۸۹۵ تا ۰.۹۲ گرم در سانتی متر مربع است. بنابراین ، PP پلاستیک کالا با کمترین چگالی است.

با تراکم کمتر ، می توان قطعات قالب گیری با وزن کمتر و قسمت های بیشتری از جرم خاص پلاستیک را تولید کرد.

برخلاف پلی اتیلن ، مناطق بلوری و آمورف فقط در تراکم آنها کمی متفاوت است.

با این حال ، چگالی پلی اتیلن می تواند به طور قابل توجهی با مواد پرکننده تغییر کند.

پلی پروپیلن معمولاً سخت و انعطاف پذیر است ، به خصوص هنگامی که با اتیلن کوپلیمر شود.

از پلی پروپیلن به عنوان پلاستیک مهندسی استفاده شود کند. با موادی مانند اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) رقابت کند.

پلی پروپیلن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است و مقاومت خوبی در برابر خستگی دارد.

خواص حرارتی

نقطه ذوب پلی پروپیلن در یک محدوده اتفاق می افتد، بنابراین نقطه ذوب با یافتن بالاترین دما در نمودار کالریمتری اسکن دیفرانسیل تعیین می شود.

PP کاملا ایزوتاکتیک دارای نقطه ذوب ۱۷۱ درجه سانتیگراد (۳۴۰ درجه فارنهایت) است.

PP ایزوتاکتیک تجاری دارای یک نقطه ذوب است که به ۱۶۰ تا ۱۶۶ درجه سانتیگراد (۳۲۰ تا ۳۳۱ درجه فارنهایت) بستگی دارد.

PP با تبلور ۳۰٪ دارای نقطه ذوب ۱۳۰ درجه سانتیگراد (۲۶۶ درجه فارنهایت) است.در زیر ۰ درجه سانتیگراد ، PP شکننده می شود.

انبساط حرارتی PP بسیار زیاد است ، اما تا حدودی کمتر از پلی اتیلن است

خواص شیمیایی

پلی پروپیلن در دمای اتاق ، جدا از اکسیدان های قوی ، در برابر چربی ها و تقریباً در همه حلال های آلی مقاوم است.

اسیدها و بازهای غیر اکسید کننده را می توان در ظروف ساخته شده از PP ذخیره کرد.

در دمای بالا ، PP می تواند در حلال های غیر قطبی مانند زایلن ، تترالین و دکالین حل شود.

با توجه به اتم کربن سوم PP از نظر شیمیایی مقاومت کمتری نسبت به PE دارد (به قانون مارکونیکوف مراجعه کنید).

بیشتر پلی پروپیلن تجاری ایزوتاکتیک است و دارای میزان تبلور متوسطی بین پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) و پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) است.

پلی پروپیلن ایزوتاکتیک و آتاکتیک در p- زایلن در ۱۴۰ درجه سانتی گراد محلول است.

ایزوتاکتیک رسوب می کند وقتی که محلول به ۲۵ درجه سانتیگراد خنک شود و قسمت آتاکتیک در محلول p-xylene باقی بماند.

میزان جریان مذاب (MFR) یا شاخص جریان مذاب (MFI) اندازه گیری وزن مولکولی پلی پروپیلن است.

این معیار به شما کمک می کند تا به راحتی مواد خام مذاب در حین فرآوری به راحتی جریان یابد.

پلی پروپیلن با MFR بالاتر قالب پلاستیکی را به راحتی در طی فرآیند تولید تزریق یا قالب گیری دمشی پر می کند.

با افزایش جریان مذاب ، برخی از خصوصیات فیزیکی مانند مقاومت در برابر ضربه کاهش می یابد.

انواع پلی پروپیلن – کاربرد پلی پروپیلن

سه نوع کلی از پلی پروپیلن وجود دارد: هموپلیمر ، کوپلیمر تصادفی و کوپلیمر بلوک.

لاستیک اتیلن-پروپیلن یا EPDM اضافه شده به هموپلیمر پلی پروپیلن مقاومت در برابر ضربه در دمای پایین آن را افزایش می دهد.

مونومر اتیلن پلیمریزاسیون تصادفی اضافه شده به هوموپلیمر پلی پروپیلن ، تبلور پلیمر را کاهش می دهد.

نقطه ذوب را کاهش می دهد و پلیمر را شفاف تر می کند.

از لحاظ نظری امکان افزودن ماده ای وجود دارد که باعث تقویت الیاف قبل از تخریب بیش از حد آنها برای از بین بردن توری می شود.

این مفهوم با افزودن چسب فوق العاده به تار عنکبوت بی شباهت نیست تا وقتی از محل ایجاد جدا نمی شود.

دسته بندی پلی پروپیلن :

پلی پروپیلن آتاکتیک (PP-at) ، پلی پروپیلن سیندیوتاکتیک (PP-st) و پلی پروپیلن ایزوتاکتیک (PP-it)

در مورد پلی پروپیلن اتاکتیک ، گروه متیل (-CH3) به طور تصادفی تراز می شود.

متناوبا برای پلی پروپیلن سیندیوتاکتیک و به طور مساوی برای پلی پروپیلن ایزوتاکتیک.

این امر بر تبلور (بی شکل یا نیمه بلورین) و خصوصیات حرارتی (بیان شده به عنوان نقطه انتقال شیشه Tg و نقطه ذوب Tm) تأثیر دارد.

اصطلاح تاکتیکی برای پلی پروپیلن چگونگی جهت گیری گروه متیل در زنجیره پلیمر را توصیف می کند.

پلی پروپیلن تجاری معمولاً ایزوتاکتیک است.

تاکتیکی معمولاً با استفاده از شاخص ایزوتاکتیک (طبق DIN 16774) درصدی نشان داده می شود.

این شاخص با تعیین کسری از پلیمر نامحلول در جوشش هپتان اندازه گیری می شود.

پلی پروپیلن های موجود در بازار تجاری معمولاً دارای شاخص ایزوتاکتیک بین ۸۵ تا ۹۵ درصد هستند.

تاکتیکی بر خصوصیات فیزیکی پلیمرها تأثیر می گذارد.

گروه متیل در پروپیلن ایزوتاکتیک قرار دارد و به طور مداوم در همان طرف قرار دارد.

ماکرومولکول را به شکل مارپیچ مجبور می کندوساختار ایزوتاکتیک منجر به یک پلیمر نیمه بلوری می شود.

هرچه ایزوتاکتیسیته (کسر ایزوتاکتیک) بالاتر باشد:

تبلور بیشتر و در نتیجه نقطه نرم شدن ،صلبیت ، مدول الکترونیکی و سختی نیز بیشتر خواهد بود.

از طرف دیگر ، پلی پروپیلن اتاکتیک فاقد هرگونه نظم است که باعث شود نتواند متبلور و بی شکل شود

ساختار بلوری پلی پروپیلن

پلی پروپیلن ایزوتاکتیک در محصولات صنعتی ۳۰-۶۰٪ دارای درجه بالایی از تبلور است.

پلی پروپیلن Syndiothactic کمی بلوری است ، PP atactic آمورف است (بلور نیست).

پلی پروپیلن ایزوتاکتیک (iPP)

پلی پروپیلن ایزوتاکتیک می تواند در تغییرات کریستالی مختلفی وجود داشته باشد که از نظر آرایش مولکولی زنجیره های پلیمر متفاوت است.

اصلاحات کریستالی به فرمهای α- ، β- و γ و همچنین فرمهای مزومورفیک (اسمکتاتیک) دسته بندی می شوند.

اصلاح α در iPP غالب است. چنین بلورهایی از لاملها به صورت زنجیرهای تا شده ساخته می شوند.

یک ناهنجاری مشخصه این است که لاماها در ساختار به اصطلاح “متقاطع” قرار گرفته اند.

قطه ذوب نواحی کریستالی α به صورت ۱۸۵ تا ۲۲۰ درجه سانتیگراد ، چگالی ۹/۹۳۶ تا ۰،۹۴۶ گرم · سانتی متر ۳ است.

اصلاح β در مقایسه با مقداری مرتب تر است ، در نتیجه سریعتر تشکیل می شودو دارای نقطه ذوب پایین تر از ۱۷۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد است.

تشکیل اصلاح β را می توان با عوامل هسته ای ، دمای مناسب و تنش برشی تقویت کرد.

اصلاح γ به سختی تحت شرایط استفاده شده در صنعت شکل می گیرد و به درستی قابل درک نیست.

با این وجود اصلاح مزومورفیک اغلب در فرآیند صنعتی اتفاق می افتد ، زیرا پلاستیک معمولاً به سرعت خنک می شود.

درجه ترتیب فاز مزومورفیک بین فاز کریستالی و آمورف متغیر است ، تراکم آن با ۰.۹۱۶ g · cm-3 نسبتا است.

فاز مزومورفیک دلیل شفافیت در فیلمهایی است که به سرعت خنک می شوند (به دلیل نظم کم و بلورهای کوچک). [۱۵]

پلی پروپیلن (Syndiotactic (sPP

پلی پروپیلن سیندیوتاکتیک بسیار دیرتر از PP ایزوتاکتیک کشف شد و تنها با استفاده از کاتالیزورهای متالوسن تهیه می شود.

PP Syndiotactic بسته به درجه تاکتیک دارای نقطه ذوب کمتری است ، با دمای ۱۶۱ تا ۱۸۶ درجه سانتیگراد.

پلی پروپیلن اتاکتیک (aPP)

پلی پروپیلن آتاکتیک آمورف است و بنابراین ساختار بلوری ندارد.

به دلیل عدم تبلور ، حتی در دماهای متوسط ​​نیز به راحتی قابل حل است.

به وسیله آن می توان آن را به عنوان محصول جانبی از پلی پروپیلن ایزوتاکتیک جدا کرد.

با این حال ، aPP بدست آمده از این طریق کاملاً بی شکل نیست اما همچنان می تواند حاوی ۱۵٪ قسمت بلوری باشد.

پلی پروپیلن اتاکتیک همچنین می تواند با استفاده از کاتالیزورهای متالوسن به صورت انتخابی تولید شود .

پلی پروپیلن اتاکتیک تولید شده از این طریق دارای وزن مولکولی قابل ملاحظه ای بالاتر است.

پلی پروپیلن آتاکتیک نسبت به انواع بلوری دارای چگالی ، نقطه ذوب و دمای نرمش کمتری است و در دمای اتاق حالت چسبناک و شبیه لاستیک دارد.

این ماده ابری بی رنگ و ابری است و می تواند بین −۱۵ تا +۱۲۰ درجه سانتی گراد استفاده شود.

از پلی پروپیلن اتاکتیک به عنوان درزگیر ، به عنوان ماده ای عایق برای اتومبیل و به عنوان افزودنی برای قیر استفاده می شود.

کوپلیمرها

از کوپلیمرهای پلی پروپیلن نیز استفاده می شود. یکی از مهمترین آنها کوپلیمر تصادفی پلی پروپیلن (PPR یا PP-R) است .

یک کوپلیمر تصادفی با پلی اتیلن که برای لوله های پلاستیکی استفاده می شود.

PP-RCT

دمای تداخل تصادفی پلی پروپیلن (PP-RCT) ، که برای لوله های پلاستیکی نیز استفاده می شود، شکل جدیدی از این پلاستیک است.

در دمای بالا با تبلور β به مقاومت بالاتری می رسد.

فرآیندهای تولید صنعتی را می توان به پلیمریزاسیون فاز گاز ، پلیمریزاسیون فله و پلیمریزاسیون دوغاب دسته بندی کرد.

در تمام فرآیندهای پیشرفته از سیستم های راکتور فاز یا گاز استفاده می شود.

در راکتورهای فاز گاز و دوغاب ، پلیمر در اطراف ذرات کاتالیزور ناهمگن تشکیل می شود.

پلیمریزاسیون فاز گاز در یک راکتور بستر سیال انجام می شود.

پروپن از روی یک بستر حاوی کاتالیزور ناهمگن (جامد) عبور داده می شود.

پلیمر تشکیل شده به عنوان یک پودر خوب جدا شده و به گلوله تبدیل می شود.

گاز غیر واکنشی بازیافت شده و دوباره وارد راکتور می شود.

در پلیمریزاسیون فله ، پروپن مایع به عنوان یک حلال برای جلوگیری از رسوب پلیمر عمل می کند.

تولید پلیمریزاسیون در دمای ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی گراد انجام می شود.

۳۰-۴۰ اتمسفر برای نگه داشتن پروپن در حالت مایع اعمال می شود.

برای پلیمریزاسیون فله ، معمولاً راکتورهای حلقه ای استفاده می شود.

پلیمریزاسیون فله به دلیل کم محلول بودن پلیمر در پروپن مایع ، به حداکثر ۵٪ اتن به عنوان کمونمر محدود می شود.

در پلیمریزاسیون دوغاب ، معمولاً از آلکانهای C4-C6 (بوتان ، پنتان یا هگزان) به عنوان رقیق کننده بی اثر استفاده می شود.

ذرات پلیمر در حال رشد را به حالت تعلیق درآورد. پروپن به عنوان گاز به مخلوط وارد می شود.

خواص PP به شدت تحت تأثیر تاکتیکی بودن آن ، جهت گیری گروه های متیل (CH) است

نسبت به گروههای متیل در واحدهای مونومر همسایه تاکتیکی پلی پروپیلن را می توان با انتخاب یک کاتالیزور مناسب انتخاب کرد

ساختار پلی پروپیلن

کاتالیزورها

خواص PP به شدت تحت تأثیر تاکتیکی بودن آن ، جهت گیری گروه های متیل (CH) است

هنگامی که همه گروه های متیل در یک طرف قرار دارند با توجه به ستون فقرات زنجیره پلیمر یا سیندیوتاکتیک ، هنگامی که موقعیت های متیل قرار دارد.

یک کاتالیزور زیگلر-ناتا قادر است ارتباط مولکول های مونومر را به یک جهت خاص محدود کند،گروه ها متناوب هستند.

پلی پروپیلن ایزوتاکتیک موجود در بازار با دو نوع کاتالیزور Ziegler-Natta ساخته می شود.

گروه اول کاتالیزورها شامل کاتالیزورهای جامد (بیشتر پشتیبانی شده) و انواع خاصی از کاتالیزورهای محلول متالوسن هستند.

چنین ماکرومولکهای ایزوتاکتیک به شکل مارپیچ در می آیند.

سپس این مارپیچ ها در کنار یکدیگر قرار می گیرند و بلورهایی را تشکیل می دهند که به پلی پروپیلن ایزوتاکتیک تجاری بسیاری از خواص مطلوب آن را می دهند.

نوع دیگری از کاتالیزورهای متالوسن پلی پروپیلن سیندیوتاکتیک تولید می کنند.

این ماکرومولکول ها نیز به مارپیچ ها تبدیل می شوند (از نوع دیگری) و متبلور می شوند.

پلی پروپیلن آتاکتیک یک ماده لاستیکی بی شکل است.

می توان آن را به صورت تجاری یا با نوع خاصی از کاتالیزور Ziegler-Natta پشتیبانی یا با برخی کاتالیزورهای متالوسن تولید کرد.

کاتالیزورهای مدرن Ziegler-Natta پشتیبانی شده برای پلیمریزاسیون پروپیلن و سایر ۱-آلکنها به پلیمرهای ایزوتاکتیک معمولاً از TiCl استفاده می کنند

کاتالیزورها همچنین حاوی اصلاح کننده های آلی هستند ، یا استرها و دیسترهای اسید معطر یا اترها.

این کاتالیزورها با کوکتالیست های ویژه حاوی یک ترکیب آلی آلومینیوم مانند Al (C2H5) 3 و نوع دوم اصلاح کننده فعال می شوند.

کاتالیزورها بسته به روش مورد استفاده برای ذرات کاتالیزور از MgCl2 و بسته به نوع اصلاح کننده های آلی استفاده شده در هنگام تهیه و استفاده کاتالیزور در واکنش های پلیمریزاسیون ، متفاوت هستند.

دو مشخصه مهم فنی از همه کاتالیزورهای پشتیبانی شده:

بهره وری بالا و کسری زیاد از پلیمر ایزوتاکتیک بلوری است که در ۷۰-۸۰ درجه سانتیگراد تحت شرایط استاندارد پلیمریزاسیون تولید می کنند.

سنتز تجاری پلی پروپیلن ایزوتاکتیک معمولاً یا در محیط پروپیلن مایع یا در راکتورهای فاز گاز انجام می شود.

پلی پروپیلن
فرایندهای صنعتی

به طور سنتی ، سه فرآیند تولید نماینده ترین روش ها برای تولید پلی پروپیلن است.

دوغاب یا سوسپانسیون هیدروکربن:

از رقیق کننده هیدروکربن بی اثر مایع در راکتور برای سهولت انتقال پروپیلن به کاتالیزور

حذف گرما از سیستم ، غیرفعال سازی

حذف کاتالیزور و همچنین محلول پلیمر آتاک استفاده می کند.

دوغاب فله (یا فله):

به جای رقیق کننده هیدروکربن مایع بی اثر از پروپیلن مایع استفاده می شود.

این پلیمر در یک رقیق کننده حل نمی شود ، بلکه روی پروپیلن مایع سوار می شود.

پلیمر تشکیل شده خارج شده و هرگونه مونومر واکنش داده نشده براق می شود.

فاز گاز:

از پروپیلن گازی در تماس با کاتالیزور جامد استفاده می کند و در نتیجه یک محیط بستر سیال ایجاد می شود.

ساخت از پلی پروپیلن

فرآیند ذوب پلی پروپیلن را می توان از طریق اکستروژن و قالب گیری به دست آورد.

روش های معمول اکستروژن شامل تولید الیاف مذاب و پیوند خورده می باشد.

برای تشکیل رول های طولانی برای تبدیل به طیف وسیعی از محصولات مفید مانند ماسک صورت ، فیلترها ، پوشک و دستمال مرطوب است.

متداول ترین روش شکل دهی:

قالب گیری تزریقی است که برای قطعاتی مانند لیوان ، کارد و چنگال ، ویال ، درب ، ظروف ، لوازم خانگی و قطعات خودرو مانند باتری استفاده می شود.

از تکنیک های مربوط به قالب گیری بادی و قالب گیری با تزریق کششی تزریقی نیز استفاده می شود که هم شامل اکستروژن و هم قالب گیری است.

پلی پروپیلن اغلب به دلیل توانایی متناسب سازی درجه های با خصوصیات مولکولی خاص و مواد افزودنی در طول ساخت ، ممکن است.

به عنوان مثال ، می توان مواد افزودنی آنتی استاتیک را برای کمک به سطوح پلی پروپیلن در برابر گرد و غبار و خاک اضافه کرد.

بسیاری از تکنیک های تکمیل فیزیکی را می توان در ماشین پلی پروپیلن مانند ماشینکاری نیز استفاده کرد.

به منظور ارتقاچسبندگی جوهر چاپ و رنگها ، می توان از تیمارهای سطحی روی قطعات پلی پروپیلن استفاده کرد.

پلی پروپیلن منبسط شده (EPP) از طریق پردازش حالت جامد و ذوب تولید شده است.

EPP با استفاده از فرآوری مذاب با مواد دمنده شیمیایی یا فیزیکی تولید می شود.

گسترش PP در حالت جامد ، به دلیل ساختار بسیار بلوری آن ، موفقیت آمیز نبوده است.

در همین راستا ، دو استراتژی جدید برای گسترش PP ایجاد شده است.

مشاهده شد که PP از طریق کنترل ساختار بلوری آن یا از طریق اختلاط با سایر پلیمرها قابل ساخت برای ساخت EPP است.

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: ۰ میانگین: ۰]

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

code