قسمت اول: مقدمه در باره پلی پروپیلن (PP)

Print Friendly, PDF & Email

  • معرفی پلی پروپیلن
  • تولید کنندگان

پلی پروپیلن (PP):

مولکول پلی پروپیلن (PP) با مولکول پلی اتیلن مشابه است اما تفاوتی که دارد در یک گروه جانبی متیل است که بجای اتم هیدروژن نشسته است.واحد تکراری پلی پروپیلن (PP) در شکل زیر نشان داده شده است.

pp

وجود گروه جانبی اتیلن (CH3) باعث ایجاد سه نوع پلی پروپیلن می شود. این سه نوع ایزومر فضایی (stereoisomer) نامیده می شود که در آرایش قرار گیری حول زنجیره اصلی با یکدیگر تفاوت دارند.این سه آرایش در شکل زیر نشان داده شده است.

pp isomer

دایره های قرمز گروه متیل، دایره های آبی، هیدروژن و دایره سفید هم کرن را تشکیل می دهند. آرایش ایزوتاکتیک همانطور که از شکل آن پیداست، کلیه اتمهای یکسان در یک طرف قرار دارند. در سیندوتاکتیک، گروههای جانبی بصورت یک درمیان قرار دارند. اما در اتاکتیک این گروه ها بصورت رندوم و دون نظم در مولکول قرار می گیرند. تفاوت در خواص بین این سه گروه آشکار است و ناشی از طرز قرار گرقتن آرایش فضایی آنها و در نتیجه آن، قرار گرفتن مولکول های پلیمری در کنار یکدیگر و مقدار بهم فشردگی آنها در هنگام کریستاله شدن است. فقط آرایش ایزوتاکتیک اجازه بهم فشردگی مولکوهای پلیمری را در ساختار کریستالی می دهد. در آرایش های سندوتاکتیک و اتاکتیک بعلت بزرگی گروه متیل اجازه بهم فشردگی مولکولی و تشکیل کریستال وجود ندارد. لذا پلیمرهای ایزوتاکتیک در مقایسه با دو نوع دیگر که حالت رابری دارند، کریستالین و صلب هستند. نوع تجاری PP نوع ایزوتاکتیک آن است و بحث ما در ادامه نیز مربوط به این نوع پلیمر می شود. برای تولید این پلیمر، در هنگام پلیمریزاسیون ماده و رسیدن به این آرایش منظم و بهم فشرده نیاز به کاتالیزور است. چنین کاتالیست هایی stereoregular نامیده می شوند. کاتالیست زیگلر-ناتا که برای تولید HDPE بکار می رود، از این نوع است. انواع دیگری از کاتالیست های stereoregular (بنام کاتالیست های high-selectivity) پیشرفت داده شده اند و برای تولید PP مورد استفاده قرار ی گیرند، زیرا توانایی کنترل و شکل و طول پلیمر را در این کاتالیست های جدید وجود دارد. بنابراین گریدهای تجاری PP با استفاده از کاتالیست های زیگلر-ناتا یا دیگر کاتالیست های stereoregular تولید می شوند. کاتالیست های متالوسن گروهی جدید از کاتالیسته ای stereoregular هستند اثر قوی در پلیمریزاسیون با شکل فضایی خاص برای چند نوع پلیمر مختلف دارند. این تعجب آور نیست که پلی اتیلن بویژه HDPE خواصی مشابه PP دارد و در کاربردهایی مشابه آن بکار می رود. اما PP و PE از بعضی جنبه های مهم تفاوت دارند و این تفاوت باعث کاربرد در دیگر کاربردها را باعث می گردد. PP سفت تر از PE است، لذا در کاربردهای نیازمند انعطاف پذیری بیشتر (از قبیل روکش سیم) از مواد PE استفاده می گردد. اما در کاربردهایی که نیازمند سفتی بیشتر است از PP استفاده می گردد. بویژه این زمانی مناسب است که اگر مقاومت سایشی یا سختی مورد بیشتر نیاز است (از قبیل چرخ دنده ها، اسباب بازی ها،جعبه باطری خودور و صندلی ها که نسیتا نست به PE در مقابل اثر تخریبی UV و اکسیداسیون مستعدتر هستند اما در مقابل stress cracking مقاوم تر هستند) از PP استفاده گردد. بنابراین کراسلینک کردن PP برای افزایش ESCR اقتصادی نیست، و استفاده از الکترو بیم (electron beam radiation) باعث تخریب PP می شود. PP دمای انتقال شیشه ای و ذوب بیشتری نسبت به PE دارد (بجز در مورد UHDPE). این مطلب یعنی اینکه دمای فرایند آنی بطور کلی بیشتر از PE است، و هچنین دمای سرویس و کارکرد آن نیز بیشتر است. بدین علت ظروف قابل استریلیزه در پزشکی را از این مواد ساخته می شود. یکی از تفاوت های مهم PP که منجر به کاربرد وسیع آن می شود مقاومت به cracking در اثر تنش های مکانیکی است. مواد PE به آسانی در اثر خمش ترک می خورند. اما PP حیر. سفتی عالی PP نسبت به PE و قیمت کم آن نسبت به پلاستیک های مهندسی منجر به کاربرد آن در بعضی مناطق ساختمانی نیز شده است. اگر سفتی یا استحکام بیشتری نیز مورد نیاز باشد با افزایش مواد تقویت کننده می توان به آن رسید. برای مثال افزایش ۳۰% الیاف کوتاه شیشه به مواد PP باعث افزایش دو برابری استحکام کششی و مقاومت ضربه ای آن می شود. همچنین اصلاح کننده های ضربه ای می توان به آنها افزود تا باعث افزایش استحکام ضربه ای PP بویژه برای کاربرد در دماهای کم شود. EPDM که کوپلیمری از PP و PE و منومرهای دی ان است، خواص ضربه ای افزایش یافته ای نشان می دهد و خواص کششی بیشتری نسبت به PP و PE دارد. افزودنی هایی از قبیل کربنات کلسیم یا تالک در حدود ۳۰% وزنی به PP افزوده می شود. این پلاستیک های پر شده خواص سفتی بیشتری دارد و جمع شدگی و قیمت کمتری نیز دارد.

تولید کنندگان و روش تولید PP

رزین های PP تجاری بر اساس اندیس ایزوتاکتیک یا درصد غیرقابل حل در هپتان جوشان تقسیم بندی می شوند. گریدهای تجاری عموما اندیس ایزوتاکتیک ۹۴٫۵-۹۷٫۵ درصد دارند. این پلیمر از طریق پلیمریزاسیون کوئوردیسناسیونی با حضور کاتالیزور زیگلر ناتا تولید می شوند. با استفاده از کاتالیست های جدیدی که بازده بالا یا خلوص بالایی دارند می توان پلیمری با اندیس ایزوتاکتیک ۹۹٫۵ درصد نیز تولید کرد.

فرایندهای تولید PP به سه گروه تقسیم می شوند. این فرایندها با توجه به شرایط واکنش به زیر گروه هایی بسته به  راکتور دسته بندی می شوند:

  • فرایند دوغاب بالک که در آن منومر در مایعی رقیق کننده حل شده و پلیمر حل شده بصورت ذرات سوسپانسیون در مایع تولید می شوند. این فرایند به  4 روش زیر تقسیم می شود:

۱-      راکتورهای حلقه ای با رقیق کننده PP

۲-      راکتورهای حلقه ای با رقیق کننده سبک

۳-      راکتورهای حلقه ای با فرایند مایع بالک سوسپانسیون

۴-      راکتور با مخازن دارای همزن با رقیق کننده سنگین

 

  • فرایند گاز که پلیمریزاسیون مستقیم گاز پروپیلنبه جامد صورت می گیرد و دارای سه روش زیر است:

۱-      فرایند بستر سیال

۲-      فرایند بستر عمودی دارای همزن

۳-      فرایند بستر افقی دارای همزن

  • فرایند فاز محلولی که در آن عملیات در دمایی صورت می گیرد که پلیمر بمحض تشکیل در رقیق کننده نامحلول می شود.

هموپلیمرهای، کوپلیمرهای تصادفی و کوپلیمرهای بالک همگی توسط این فرایند تولید می شوند. در سیستم های تولید، کوپلیمرهای بالک به تجهیزاتی ثانویه برای جداسازی نیاز دارد.

 

خواص PP:

عمده خواص PP که در رشد آن نقش زیادی داشته است عبارتند از:

–          صلبیت بالا، چگالی کم، مقاومت کششی بالا (بویژه در حالت جهت دار)، شفافیت خوب، مقاومت تخریبی در برابر استرس های محیطی (ESCR)، مقاومت شیمیایی و مقاومت دمایی بالا (نقطه ذوب ۱۷۰ درجه سانتیگراد)

–          برخورداری از خواص استحکام مکانیکی خوب در گریدهای حاوی مواد پرکننده و تقویت کننده. این آمیزه برای بسیاری از کاربردها می تواند با پلیمرهای مهندسی گران قیمت رقابت کند.

–          خواص خوب قالبگیری

–          قابلیت کشیده و جهت دار شدن. از این خاصیت می توان در تولید الیاف وفیلم های جهت دار استفاده کرد.

کاربردهای PP

هموپلیمر و کوپلیمر PP در رقابت با دیگر پلیمرها دارای تنوعی وسیع است که می توان به موارد زیر اشاره کرد:

–          الیاف و رشته های تهیه شده از PP مانند طناب، منسوجات بافته شده، پارچه های پرده ای، پارچه بهداشتی، پارچه داخلی خودرو، کیف و نوارهای باند پیجی

–          کاربرد در قالبگیری تزریقی مانند انواع قطعات خودرو، لوازم خانگی، ظروف بسه بندی، درپوش ها، روکش ها، مبلمان و اسباب بازی ها.

–          فیلم های جهت دار و بدون جهت دارای مصارفی در بسته بندی، تولید باندهای /چسب حساس به فشار، وسایل الکتریکی و فیلم های شرینک.

–          مخازن و ظروف PP تولید شده توسط فرایند تزریق بادی (BLOW MOLDING) .

انتهای مطلب.

تولید کنندگان پلی پروپیلن را در سایت ides مشاهده فرمایید.

۱۵ نظرات

  1. با سلام..
    دانشجوی ارشد مهندی مواد دانشگاه شیراز هستم.. اگر امکانش هست یک پلیمر ترموپلاست به صرفه از لحاظ قیمت و استحکام و مقاموت خوردگی به من معرفی کنید…
    برای کار به عنوان زمینه CNT میخواهم…
    ممنونم..

    • با سلام خدمت شما دوست گرامی،
      لطفا اگر ممکن هست در زمینه سوالتون بیشتر توضیح بفرمایین.
      از لحاظ قیمت که میفرمایین در بازار ایران یا جهان؟
      مقاومت به خوردگی تحت چه شرایطی مد نظر شماست؟

      با تشکر

  2. سلام ..با تشکر از سایت خوبتون
    خواستم بدونم در هنگام فرایند کردن پلیمر برای کارهای متفاوت از چه نرم کننده ای و پایدار کننه حرارتی استفاده می کنند

    • امروزه در بسیاری از پلیمرها مانندPVAc،پلیمرهای اکریلیکی، استات سلولز و PVC از نرم کننده داخلی استفاده می شود. نرم سازها در اصل حلالل غیر فرار اند و در نتیجه پارامتر انحلالل پذیری نزدیکی باید به پلیمر داشته باشند.

  3. باسلام
    نظرشما رادرموردسرمایه گذاری وتولیداین محصول رابدانم

  4. سلام و عرض ادب
    من مطالب شما را تقریبا مطالعه کردم ممنون میشم لطف بفرمایید و بنده را در خصوص نرم کننده های pp راهنمایی کنید( در حدی که به نرمیl209 پلی اتیلن برسد) و بیشتر لطف می فرمایید که ایمیل خود را در سایت بگذارید
    با سپاس

  5. با سلام من تولید گرانول مواد ppبازیافتی رو شروع کردم از قبیل سپر و در نوشابه می خواستم بدونم برای جلو گیری از خشکی و شکنندگی مواد چی باید بهش اضافه کنم و برای کم شدن جمع شو قطعات تولیدی چه موادی مورد نیازه ؟ اگر لطف کنید بگیید گرانول مواد ppبازیافتی سفید چطوری تهیه میشه کسی منو راهنمایی نمیکنه ممنون فقط یک دوستی میگفت با ترکیب مواد شیری تزریقی و بادی بی رنگ میشه ppسفید بدست آورد درسته؟

  6. سلم من دارم در مورد جوشکاری اصطکاکی pp کار میکنم اطلاعاتی در مورد انواع pp قیمت و ابزار های جوشکاری آن اطلاعاتی داشته باشم خواهشا راهنمایی نمایید

  7. سلام .برای چسباندن قطعات ppبه همدیگر از چه حلال یا چسبی میتوان استفاده کرد . با تشکر

  8. سلام
    ممنون از سایت عالی تان
    سوالی در ارتباط با تولید ورق های پلی پروپیلن (هموپلیمر) داشتم
    اینکه برای بالابردن قابلیت نرمی آن، چه نرم کننده داخلی به صرفه و مناسبی را توصیه می کنید؟

  1. Pingback: Milana Travis

دیدگاهتان را بنویسید

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

حاصل عدد زیر را وارد نمایید: * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.