پلی پروپیلن چیست؟

در حال حاضر این محصول موجود نیست.

پلی پروپیلن ( Polypropylene یا به اختصار PP) یکی از پلیمرهای پر مصرف در صنایع مختلف به شمار می رود . این محصول انواع مختلفی دارد و بسته به کاربرد آن در گریدهای مختلفی مانند رافیا ، پزشکی و .. تولید می شود . در متن پیش رو اطلاعات لازم جهت تهیه محصول و همچنین اطلاعات تکمیلی در مورد روش تولید ، انواع ، کاربردهای مختلف و … ذکر شده اند.

خواص پلی پروپیلن

پلی پروپیلن (Polypropylene یا به اختصار PP) ماده ای است همه کاره که خواصی همچون سبکی ، استحکام ، مقاومت بالا در برابر حرارت ، سفتی و پایداری انعطاف را در خود به صورت یکپارچه جا داده است . با وجود تمامی این ویژگی ها PP را به راحتی می توان بکار برد و روش های متنوعی را برای پردازش آن می توان استفاده کرد .نام شیمیایی این ماده پلی (1-متیل اتیلن) است.

روش های تولید و پلیمریزاسیون

پلی پروپیلن عموما از پروپیلن با استفاده از روش  پلیمریزاسیون زیگلر-ناتا یا کاتالیز متالوسن تولید می شود ، همچنین می توان از روش کامانیسکی نیز بهره برد .

تولید Polypropylene از نفت خام شروع می شود ، جایی که نفت خام تقطیر شده و برش نفتا از آن جدا می شود . سپس نفتا تحت فرآیند کراکینگ قرار می گیرد ، این فرآیند هنگامی اتفاق می افتد که نفتا به عنوان خوراک در کراکرهای بخار پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد . کراکینگ ، نفتا را به اولفین های مختلفی از جمله پروپیلن تبدیل می کند . سپس پروپیلن با استفاده از روش های اشاره شده به پلی پروپیلن تبدیل می شود . موارد شرح داده شده را در شکل زیر می توان مشاهده کرد :

تولید کنندگان پلی‌ پروپیلن در ایران

ظرفیت سالانه تولید پلی پروپیلن در ایران 1055000 تن می‌باشد، که توسط شش پتروشیمی که در شکل (1) آمده است انجام می‌شود. از این میان پتروشیمی جم و پتروشیمی مارون با ظرفیت تولید سالانه 300 هزار تن بیشترین سهم تولید را به خود اختصاص می‌دهند. پتروشی جم حدود 120 نوع از گریدهای این ماده شامل هوموپلیمر، کوپلیمر تصادفی، کوپلیمر ضربه پذیر و تر پلیمر را تولید می‌کند که برای مصارف مختلف کاربرد دارند. شرکت پتروشیمی مارون اولین تولید کننده گرید PPHIFAX است که در صنعت خودرو کاربردهای زیادی دارد. شرکت‌های پتروشیمی نوید زرد شیمی و رجال هر کدام با ظرفیت تولید سالانه 160 هزار تن رتبه بعدی تولید این محصول را در ایران به خود اختصاص می‌دهند. شرکت‌های پتروشیمی شازند اراک و پلی نار به ترتیب با ظرفیت تولید سالانه 75 هزار تن و 60 هزار تن رتبه‌های بعدی را به خود اختصاص می‌دهند.

انواع و گریدها

گریدهای مختلف این پلیمر را می توان بر اساس ساختار و یا نوع مونومر دسته بندی که در ادامه به آن خواهی پرداخت :

بر اساس ساختار

بر اساس نظم هندسی و مکان قرار گیری مولکول ها انواع مختلفی از PP می تواند شکل بگیرد که عبارتند از ایزوتاکتیک ، سیندیوتاکتیک و آتاکتیک .

تاکتیک در علم پلیمر به منظم بودن تر تیب هندسی / مکانی مولکول ها در یک زنجیره پلیمری اشاره دارد . ایزوتاکتیک به این مفهوم است که تمامی مولکول ها در یک راستا قرار گرفته اند .

سیندیوتاکتیک به این معناست که مسیر مولکول ها به صورت یکی در میان یکی است . آتاکتیک هم به این مفهوم است که مسیر قرار گیری مولکول ها کاملا به صورت رندوم و تصادفی است .

این تاکتیک ها که برای پلیمریزه کردن یک ماده مورد استفاده قرار می گیرند ، بر روی کریستالیزاسیون اثر می گذارند . درجه کریستاله شدن نیز به نوبه خود بر روی خواصی مانند مقاومت شیمیایی ، رفتار قالب ، انرژی سطحی و بسیاری دیگر از خواص پلیمر اثر گذار است .

معمولترین تاکتیک های مورد استفاده برای پلی پروپیلن ایزوتاکتیک و سیندیوتاکتیک هستند .

مونومر پروپیلن یک پیوند یگانه بین دو اتم کربن است . اتم کربن اولی دارای دو اتم هیدروژن است ، در حالی که اتم کربن دیگر دارای یک اتم هیدروژن و یک گروه متیل است . شکل این مونومر را در زیر می توان مشاهده کرد :

بر اساس نوع مونومرها

هوموپلیمرها و کوپلیمرها دو دسته اصلی انواع پلی پروپیلن ها هستند که در بازار موجود می باشند :

هوموپلیمر

این نوع پرکاربردترین گرید برای مصارف عمومی است . این گرید تنها شامل مونومرهای پروپیلن به صورت نیمه کریستالی و به فرم جامد است . کاربردهای اصلی این گروه شامل بسته بندی ، نساجی ، مراقبت شخصی ، لوله ها ، اتوموبیل و کاربردهای الکتریکی می شود .

بخش	گرید OPal	MFI (g/10 min)(I2­)	کاربردهای معمولی
		ASTM D1238
پلی‌پروپیلن _ هوموپلیمر
قالب‌گیری تزریقی	MH03	3	ظروف حرارتی، بسته بندی‌های سفت و محکم، بسته بندی انعطاف‌پذیر، همه منظوره
	MH05K	5	ضد الکتریسته ساکن، قطعات دیواری سنگین، لوله خمیر دندان، در پوش‌ها، لوازم خانه، بسته بندی سفت و محکم
	MH12N	12	ضد الکتریسته ساکن، درپوش‌ها، مبلمان، لوازم خانگی، بسته بندی سفت و محکم
	MH13	13.5	قطعات نازک/قالب‌گیری سریع، لوازم خانگی، بسته بندی
	MH23	23	همه منظوره، قطعات بسیار نازک، لوازم خانگی، بسته بندی‌های سفت و سخت
	MH25N	25	ضد الکتریسته ساکن، سرعت بالا قالب‌گیری،درپوش‌ها، بسته‌بندی سفت و سخت، لوازم خانه، ظروف
	MH55N	55	ضد الکتریسته ساکن، لوازم خانه، دیوار نازک سفت، بسته بندی،
فیلمی	FH10S	10	ضد انسداد  (Anti-block)فیلم‌های ضد آب، کیف‌های تجاری، همه منظوره، بسته‌بندی منسوجات، بسته بندی مواد غذایی بقالی و میان وعده‌ها
	FH08S	8	فیلم‌های CPP، بسته بندی‌های انعطاف‌پذیر، بسته‌بندی پنیر و بسته‌بندی نان، ضد انسداد (Anti-block)
	FH03	3.4	بسته‌بندی انعطاف‌پذیر، فیلم‌های نساجی ساده، چهارچوب
الیاف‌ها و نوارها	RH02Y	2	ورق‌های ترموفرمینگ، ریسمان و طناب
	RH03	3.5	ساختارهای جهت‌دار، کیسه‌های بسته بندی سیمان، کود و مواد غذایی دانه‌ای، بسته‌بندی فله (صنعتی)، مقاومت خوب در برابر کشش
	RH22U	23	رشته‌هایی با ماندگاری بالا،کلاهک و درپوش، فیبرهای پایدار، نخ‌های چند رشته‌ای، محافظ در برابر نور فرابنفش
	RH25X	25	نخ‌های چند رشته‌ای، الیاف منسوجات ریز و بدونه درز
	RH28	38	ریسندگی با سرعت بالا، ساخت الیاف ریز

کوپلیمر

 این خانواده خود به دو دسته کوپلیمرهای تصادفی و قطعه ای (بلوکی) تقسیم بندی می شود و از پلیمریزاسیون پروپیلن و اتیلن تولید می شود :

کوپلییمر تصادفی: این کوپلیمر از پلیمریزاسیون بین پروپیلن و اتیلن تولید می شود ، در این فرآیند مونومرهای اتیلن به صورت تصادفی در بین زنجیره های پروپیلنی قرار می گیرند و حداکثر مقدار اتیلن موجود 6% جرمی است . این پلیمرها انعطاف پذیر بوده و ظاهری شفاف دارند ، از همین رو برای تولید محصولاتی که نیاز به شفافیت و ظاهری مناسب دارند انتخاب هایی عالی به شمار می روند .

بخش	گرید OPal	MFI (g/10 min)(I2­)	کاربردهای معمولی
		ASTM D1238
پلی پروپیلن _ کوپلیمر تصادفی
قالب‌گیری تزریقی	MR12C	12	شفاف، ضد الکتریسته ساکن، ظروف محکم و با شفافیت بالا، کاربرد در ساخت لوازم خانه، قالب ریزی تزریقی
	MR20K	20	شفاف، ضد الکتریسته ساکن، لوازم خانگی، بسته بندی سفت و محکم
	MR35K	35	شفاف، ضد الکتریسته ساکن، قالب ریزی با سرعت بالا، بسته بندی سفت و محکم، قابلیت قالب ریزی سازه‌های دیواری نازک
	MR53C	53	شفافیت زیاد و ضد الکتریسته ساکن، قالب ریزی محکم دیواره‌های نازک
اکستروژن	ER00NT	0.3	مقاومت بالا در برابر حرارت، اکسترود لوله‌ها، صفهات و پروفیل‌ها
	ER02C/N	2	شفاف و ضد الکتریسته ساکن، اکسترود صفحات و پروفیل‌ها، بسته بندی ترموفرمیک، کاربرد در ساخت بطری و ظروف با استفاده از اکستروژن یا تزریق

کوپلیمر بلوکی (قطعه ای) : در این نوع کوپلیمر مقدار اتیلن در مقایسه با کوپلیمر تصادفی بیشتر است (بین 5 تا 15%) و دارای واحدهای کومونومری است که در یک الگوی منظم (بلوک) قرار گرفته اند . از این رو الگوی منظم ترموپلاستیک را سخت تر و شکنندگی را در مقایسه با کوپلیمر تصادفی کمتر می کند . این پلیمرها برای کاربری هایی که نیاز به استحکام بالایی دارند ، مانند کاربردهای صنعتی ، مورد استفاده قرار می گیرند.

بخش	گرید OPal	MFI (g/10 min)(I2­)	کاربردهای معمولی
		ASTM D1238
پلی‌پروپیلن _ کوپلیمر بلوکی (قطعه‌ای)
قالب‌گیری تزریقی	MI03	3.5	سختی زیاد، قالب‌گیری صنعتی، کاربرد در ساخت قطعات خودرو، ساخت مبلمان
	MI08N	8	کاربرد در ساخت جعبه‌ها و سایر بسته‌بندی مخصوص حمل و نقل که قابلیت استفاده مجدد را دارند، سطل‌های رنگی، چمدان و مبلمان
	MI12NX	12	ضد الکتریسته ساکن، شفافیت خوب، قالب گیری صنعتی، لوازم خانگی و چمدان ، قطعات خودرو
	MI15	15	قالب‌گیری صنعتی، سپر اتومبیل، رزین پایه برای ترکیبات مختلف
	MI20X	20	قالب‌گیری صنعتی
	MI35V	35	ساخت قطعات داخلی خودرو، ساخت قطعات بزرگ صنعتی
	MI44N	44	ضد الکتریسته ساکن، اسباب و لوازم خانه، بسته بندی سفت و محکم، ساخت قطعات بزرگ، ساخت دیواره نازک
	MI70N	70	ضد الکتریسته ساکن، کاربرد در قالب ریزی و سازه تزریقی نازک، بسته بندی سفت و محکم برای محصولات لبنی، لوازم خانگی، کلاهک و درپوش
	MI100N	100	بسته بندی سفت و محکم و نازک دیواری، ساخت ظروف مناسب برای محصولات لبنیاتی، کاربرد در قالب ریزی تزریقی با سرعت بالا
اکستروژن	EI01N	1.5	استحکام ذوب بالا، ورق‌های موج‌دار، لوله‌ها و اتصالات، ترموفرمینگ
	EI02N	1.9	سختی بالا، سینی‌های سرویس غذا، ظروف، بسته بندی سفت و سخت

گرید EPC40R که به اختصار 40R نیز گفته می شود ، یکی از گریدهای محبوب این ماده در ایران است که پتروشیمی هایی نظیر شازند ، مارون و جم آن را تولید می کنند. این گرید در فرآیندهای قالب گیر تزریقی مورد استفاده قرار می گیرد و در ساخت قطعات خودرو ، محفظه باتری ، لوازم خانگی و … کاربرد دارد. همچنین می تواند با مواد غذایی نیز در تماس باشد.

شکل وظاهر

پلی پروپیلن معمولا به شکل قرص (گلوله ) یافت می شود . همچنین می تواند به صورت رشته (الیاف) ، تسمه و رشته پیوسته نیز وجود داشته باشد . ورق ، میله و پرک نیز از دیگر شکل های موجود هستند .

استفاده های معمول از این فرم های مختلف را می توان به صورت درصدی زیر بیان کرد :

•  بسته بندی : 26.5%
• الیاف Fabric) : 15.6%)
•  فرش و قالی : 13.9%
•  محصولات خانگی : 11%
•  وسایل نقلیه موتوری : 9.3%
•  سایر کاربردها : 23.7%

خصوصیات

چگالی ویژه

این پارامتر نسبت وزن حجم معینی از یک ماده به حجم برابر از آب در 23 درجه سانتی گراد است . برای تعیین چگالی مخصوص ، ابتدا ماده یکبار در هوا وزن شده و سپس هنگامی که در آب مقطر غوطه ور است وزن می شود . این دو وزن بدست آمده سپس در یک فرمول مخصوص وارد شده و چگالی ویژه بدست خواهد آمد .

چگالی ویژه : 0.905

انقباض

آزمایش ASTM D955 برای اندازه گیری انقباض قالب مورد استفاده قرار می گیرد . انقباض قالب میزان انقباض ماده را پس از عملیات قالب گیری بیان میکند . از این آزمایش برای تعیین اندازه محصول پس از قالب گیری استفاده می شود .

انقباض قالب :  0.01 -0.25 in/in

استحکام کششی

مقدار این پارامتر از طریق آزمایش کششی تعیین می شود و نشان دهنده میزان فشاری است که پلاستیک قبل از شکستن می تواند تحمل کند . استحکام کششی اطلاعاتی مانند شکنندگی و یا انعطاف پذیری یک ماده را در اختیار ما قرار می دهد .

برای پلی پروپیلن این عدد برابر با 5000 psi است .

نقطه ذوب

 هوموپلیمر : 160-165 درجه سانتی گراد

کوپلیمر : 135-159 درجه سانتی گراد

دانسیته

هوموپلیمر:  g/cm3 0.904 -0.908

کوپلیمر تصادفی : g/cm3 0.904 -0.908

کوپلیمر ایمپکت : g/cm3 0.900 -0.898

مقاومت شیمیایی و سایر خواص

• مقاومت عالی در برابر اسیدهای غلیط و رقیق ، الکل ها و بازها
• پایداری خوب در برابر آلدهیدها ، استرها ، هیدروکربن های آلیفاتیک و کتون ها
• مقاومت محدود در برابر آروماتیک ها ، هیدروکربن های هالوژنه و اکسید کننده ها
• PP به شدت آتش گیر است
• خواص مکانیکی و الکتریکی خود را در دماهای بالا ، رطوبت و هنگامی که در آب غوطه ور است حفظ می کند .
• ضد آب است و در برابر تنش محیطی مقاومت خوبی دارد .

افزودنی های پلیمر مانند شفاف کننده ها ، الیاف شیشه ای ، مواد معدنی ، پرکننده های رسانا ، روان کننده ها ، رنگ دانه ها و بسیاری دیگر از افزودنی ها می توانند خواص فیزیکی و مکانیکی پلی پروپیلن را بهبود ببخشند ، به عنوان مثال :

PP مقاومت کمی در برابر اشعه UV دارد ، ازاین رو افزودن آمین های مانع ، عمر مفید محصول را در مقایسه با پلیمر اصلاح نشده بهبود می بخشد .

علاوه بر این ، پرکننده ها ( خاک رس ، تالک ، کلسیم کربنات و … ) و تقویت کننده ها ( الیاف شیشه ای ، الیاف کربن و …) نیز به منظور دست یابی به خواص مورد نظر به پلی پروپیلن اضافه می شوند .

معایب

• مقاومت پایین در برابر ماوراء بنفش ، ضربه و خش
• ترد و شکننده بودن در دماهای کمتر از منفی 20 درجه سانتی گراد
• در اثر تماس با حلال های کلراته و آروماتیک سریعا متورم می شود
• در اثر تماس با فلزات ، مقاومت گرمایی آن کاهش پیدا می کند .
• تغییرات ابعادی که پس از قالب گیری رخ می دهد . این اتفاق به دلیل اثرات کریستالی است که البته قابل حل هم است .
• چسپندگی ضعیف رنگ

کاربردها

بسته بندی

خواص حمل کنندگی خوب ، استحکام بالا ، سطح نهایی خوب و قیمت کم باعث شده اند که در بسیاری از کاربری های بسته بندی مورد استفاده قرار گیرد . یکی از پارامترهای مهم خصوصا در بسته بنید مواد غذایی شفافیت است ، شفافیت یک پلیمر تحت تاثیر عواملی همچون نحوه کریستالیزلسیون ، افزودنی و … است. امروزه پلی پروپیلن شفاف به دلیل خواص فیزیکی و قیمت مناسب به یکی از بسته بندی های محبوب تبدیل شده است.

کالاهای روزمره

این پلیمر در بسیاری از وسایل خانگی و محصولاتی که هر روزه میبینیم مانند لوازم خانگی ، مبلمان ، چمدان ، اسباب بازی و … استفاده شده است .

خودروسازی

PP به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی عالی ، قیمت پایین و قالب پذیری برای ساخت بسیاری از قطعات خودرو مورد استفاده قرار می گیرد . کاربردهای اصلی شامل باطری و سینی ، ضربه گیر و محافط لبه های داخلی و در ماشین است .

دیگر ویژگی هایی که باعث شده اند پلی پروپیلن به ماده ای کاربردی در خودروسازی تبدیل شود ، عبارتند از : ضریب انبساط حرارتی خطی پایین ، مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و شرایط جوی ، فرآیند پذیری و تعادل در برابر ضربه .

الیاف و پارچه ها

حجم زیادی از PP برای تولید الیاف و پارچه به کار می رود و در کاربری هایی مانند رافیا ، نوار ، تسمه ، رشته های پیوسته مورد استفاده قرار می گیرد . طناب و ریسمان پلی پروپیلن بسیار قوی بوده و در برابر رطوبت مقاومت بسیار بالایی دارد از همین رو برای استفاده در کشتی ها و دریا بسیار مناسب است .

کاربردهای پزشکی

به دلیل مقاومت بالایی که این محصول در برابر مواد شیمیایی و باکتری ها دارد ، کاربری های مختلفی در پزشکی دارد . همچنین پلی پروپیلن گرید پزشکی مقاومت بالایی در برابر استرلیزاسیون با بخار از خود نشان می دهد . سرنگ های یکبار مصرف شایع ترین مصرف PP در صنعت پزشکی است .

مصارف دیگر نیز شامل ظروف کوچک دارو ، دستگاه های تشخیصی ، بطری های نمونه ، سینی های مواد غذایی ، ظروف دارو و .. می شود .

کاربردهای صنعتی

ورقه های Polypropylene به صورت گسترده در تولید مخازن مواد شیمیایی و اسیدی ، ورقه ها ، لوله ها ، بسته بندی های حمل و نقل قابل برگشت (RTP) و … استفاده می شود .

شرایط پردازش

PP را می توان با استفاده از تمام فرایندهای موجود پردازش کرد ( ماده خام را به محصول تبدیل کرد) ، اما فرآیندهای معمول عبارتند از : قالب گیری تزریقی ، قالب گیری اکستروژن بادی و اکستروژن کلی .

قالب گیری تزریقی

• دمای ذوب : 200-300 درجه سانتی گراد
• دمای قالب : 10-80 درجه سانتی گراد
• در صورت ذخیره مناسب خشک کردن لازم نیست
• در جه حرارت بالای قالب باعث بهبود درخشندگی و ظاهر آن می شود .
• انقباض قالب ، بسته به شرایط پردازش ، رئولوژی پلیمر و ضخامت قطعه نهایی بین 1.5 تا 3 درصد است .

اکستروژن (لوله ها ، کابل ها و …)

• دمای قالب : 200-300 درجه سانتی گراد
• نسبت فشرده سازی :3:1
• دمای سیلندر : 180-205 درجه سانتی گراد
• خشک کردن ابتدایی : خیر ، 3 ساعت در دمای 105-110 درجه سانتی گراد برای بازگردانی مجدد .

علاوه بر موارد ذکر شده از فرآیندهای قالب گیری بادی ، فشرده ف چرخشی ، تزریقی بادی ، اکستروژن بادی و … می توان استفاده کرد .

محصولات مرتبط : پلی کربنات