انواع گریدهای پلی پروپیلن و کاربرد آن ها

پلی پروپیلن برای ساخت انواع قطعات پلاستیکی در صنایع مختلف استفاده می شود.

در شکل 1 نیاز جهانی پلاستیک ها بر اساس نوع رزین نشان داده شده و همان طور که مشاهده می شود، دومین پلیمر پر مصرف در جهان است:

شکل 1: نیاز جهانی پلاستیک ها بر اساس نوع رزین در سال 2006

در سال 1957 پلی پروپیلن به صورت تجاری به بازار عرضه گردید و همان طور که در شکل 2 مشاده می شود، در حدود دو سوم پروپیلن جهان برای تولید این پلیمر به کار می رود:

شکل 2: میزان مصرف پروپیلن در تولید پلی پروپیلن و مواد شیمیایی دیگر

انواع پلی پروپیلن:

پلی پروپیلن ها به منظور دست یابی به کاربردهای متنوع به دو صورت هموپلیمر و کوپلیمر در بازار عرضه می گردند. در شکل 3 تقسیم بندی پلی پروپیلن و شکل ساختاری انواع گریدهای آن نشان داده شده است:

شکل 3: انواع گریدهای پلی پروپیلن و شکل ساختاری انواع آن

1- هموپلیمر

هموپلیمرهای پلی پروپیلن بر اساس نظم فضایی خود، به سه دستۀ اتاکتیک (بی نظم)، ایزوتاکتیک (هم نظم) و سیندیوتاکتیک (تک نظم) تقسیم می شوند. زیر ساختارهای خطی انواع هموپلیمر در شکل ۴ مشاهده می شود:

شکل 4: زیر ساختارهای خطی انواع هموپلیمر

الف) اتاکتیک: این زیر ساختار دمای ذوب پایینی دارد و ماده ای صمغی شکل است که به دلیل خواص چسبندگی بالا در ساخت بعضی چسب ها استفاده می شود.

پلیمر اتاکتیک ماده ای آمورف، انعطاف پذیر و سفت است. در مقابل پلیمرهای ایزوتاکتیک و سیندیوتاکتیک، پلیمرهایی با بلورینگی بالا، سفت تر و با انعطاف کمتر هستند.

ب) ایزوتاکتیک: ساختار ایزوتاکتیک، دمای ذوب بالایی دارد و ماده ای کریستالی و چقرمه است.

ج) سیندیوتاکتیک: این زیر ساختار خواصی همانند زیر ساختار ایزوتاکتیک دارد اما به دلیل بلورینگی کم تر، شفاف تر هستند. هم چنین، فرآیند دهی آن نسبت به دیگر گریدها دشوارتر است.

بالاترین خواص بلورینگی این گریدها به ترتیب مربوط به زیر ساختار ایزوتاکتیک، سیندیو تاکتیک و اتاکتیک است.

2- کوپلیمر

به طور کلی کوپلیمرها از پلیمریزاسیون دو یا چند مونومر مختلف ساخته می شوند. کوپلیمرهای پلی پروپیلن شامل مقدار کمی اتیلن یا اولفین های بزرگتر شامل بوتن و هگزن هستند.

هرچه زنجیره های متصل به پروپیلن بزرگتر شوند، انعطاف پذیری آن افزایش، و صلبیت و استحکام آن کاهش می یابد. دو نوع از مهمترین کوپلیمرهای تجاری پلی پروپیلن، کوپلیمر تصادفی (Random) و ضربه (Impact) هستند و ویژگی آن ها در جدول ۱ نشان داده شده است. کوپلیمر ضربه در واقع نوع خاصی از کوپلیمر بلوکه ای است.

جدول 1: شکل ظاهری، کاربرد و خواص انواع کوپلیمر های پلی پروپیلن

فرآیند تولید:

همو پلی پروپیلن از ماده خام اصلی پروپیلن تولید می شود. با اختراع کاتالیزورهای زیگلر ناتا، امکان پلیمریزاسیون پروپیلن و تولید جامد بلوری میسر شد. پلی پروپیلن حاصل از کاتالیزور زیگلر-ناتا، عمدتا جهت گیری فضایی ایزوتاکتیک داشته و درصد بلورینگی آن حدود 60 درصد و دمای ذوبش حدود 180 درجه سانتیگراد است.

همان طور که در شکل 5 مشاهده می شود، می توان با افزودن اتیلن، گریدهای مختلف پلی پروپیلن را تولید کرد:

شکل 5: فرآیند تولید انواع گریدهای پلی پروپیلن

همان طور که در این شکل مشاهده می شود، همو پلی پروپیلن و پلی پروپیلن تصادفی عمدتا در ساخت فیلم و پلی پروپیلن بلوکه ای در ساخت قطعات صنعتی به کار می روند.

پلی پروپیلن کاربردهای متنوعی در تولید الیاف و پارچه، تسمه، فیلم، ورقه، صنایع خودرو و قالب گیری تزریقی و دمشی دارد (شکل 6):

شکل 6: انواع کاربردهای پلی پروپیلن

مصرف جهانی پلی پروپیلن با توجه به کاربرد نهایی آن به طور عمده مربوط به قالب گیری دمشی و الیاف است. در شکل 7 نشان داده شده است که آن ها در مجموع بیش از نیمی از سهم مصرف را دارند:

شکل 7: مصرف جهانی پلی پروپیلن با توجه به کاربرد نهایی آن

مقایسۀ هموپلیمر و کوپلیمر پلی پروپیلن: با توجه شرایط موجود در صنایع مختلف و در نظر گرفتن خواص هموپلیمر و کوپلیمر پلی پروپیلن می توان بهترین گزینه را انتخاب کرد.

در جدول 2 برخی خواص مکانیکی و حرارتی دو نمونه از هموپلیمر و کوپلیمر تجاری پلی پروپیلن با شاخص جریان مذاب برابر نشان داده شده است (برگرفته از کتاب Plastics Materials تالیف J. A. Brydson):