پلی پروپیلن
پلی پروپیلن: جوانترین پلاستیک تجاری دنیا
نام ماده : پلی پروپیلن مونومر: پروپیلن نام های دیگر: پلی پروپن، هولستان PP، موپلن (Mopolen)، نوولن (Novolen)، وستون، لوپارن حلال: تولوئن (Toluene) دانسیته: 0.85 تا 0.92 g/cm3 دمای ذوب : (Tm) برابر با 173 درجه سانتی گراد دمای انتقال شیشه ای : (Tg) برابر با 17– درجه سانتی گراد
تاریخچه ماده تا سال 1954 کوششهایی که در زمینه تولید تجارتی پلاستیکها از پلی الفین صورت گرفت موفقیت کمی به دنبال داشت وتنها گروه پلی اتیلن از نطر تجارتی مهم بودند. ناتا(F.J.NATTA) دانشمند ایتالیایی در سال 1955 کشف پلی پروپیلن با آرایش فضایی ویژه (Sterospecific) را به آگاهی عموم رساند. نام این محصول پلی پروپیلن و فرمول شیمیایی آن [CH2 – CH -]n می باشد. ناتا موفق شد با استفاده از تجربیات زیگلر، کاتالیزوری بسازد که به کمک آن بتوان پروپیلن را پلیمریزه نمود و در سال 1975 شرکت دولتی کاتینی، توانست پلی پروپیلن را در مقیاس تجارتی به بازارعرضه نماید.
ویژگی های این ماده و معرفی مختصر آن پلی پروپیلن یکی از پلیمرهایی است که به عنوان ماده اولیه در صنعت پلاستیک و الیاف مورد مصرف قرار می گیرد. عدم قدرت جذب آب توسط این پلیمر مشابه نایلون، این محصول را برای مصرف در بخش الیاف مهم نموده است . پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون منومر پروپیلن در حضور دو نوع مختلف از کاتالیست یعنی کاتالیست زیگلر ناتا و یا کاتالیست متالوسن می تواند تولید شود. این پلاستیک جوانترین پلاستیک تجاری دنیاست و به علت داشتن خصوصیات و ویژگیهای اساسی رشد سریعی را طی سالیان گذشته به همراه داشته که انتظار می رود این رشد در سالهای آتی با روند سریعی ادامه داشته باشد.
Polypropylene comes from Propylene
مشخصات فیزیکی و ترمودینامیکی پلي پروپيلن جسمي است جامد، بی رنگ و بی بو، مقاوم در برابر حرارت و ضربه (نشکن) و همچنين با سطح خارجی مقاوم در برابر آب و مواد شيميايی. اين ماده از نظر خواص دی الکتريکی بعنوان يک عايق خوب شناخته می شود.
ایزومرهای پلی پروپیلن پلي پروپيلن داراي سه نوع ايزومر فضايي به شرح ذيل مي باشد: Isotactic : با بنيانهاي متيل که همگي بطور مرتب و فقط در يک سمت زنجيره اصلي مولکول فضايي قرار گرفته اند. Syndiotactic : با بنيانهاي متيل که بطور مرتب يکي در طرف راست و دیگري در طرف چپ زنجيره قرار گرفته است. Atactic : که بنيانهاي متيل بطور نامرتب روي زنجيره اصلي قرار گرفته اند. ايزومر ايزوتاکتيک قابل حل در هپتان نرمال جوشان نبوده ولي ساير ايزومرها محلول مي باشند. از آنجا که نوع اتکتيک آن نامرغوب و بي ارزش مي باشد همواره سعي شده تا نسبت پليمر ايزوتاکتيک به کل پليمر توليد شده که به شاخص ايزوتاکتيک معروف است، بيش از ٩٦ % باشد.
گونه های مختلف محصول پلي پروپيلن در سه نوع 1. پلیمر همگن Homopolymer)) 2. پليمر غيرهمگن رندوم (Random Copolymer) 3. پليمر غيرهمگن فشرده (Impact Copolymer) توليد مي شود که با تنظيم شاخص ذوب پليمر و وزن مولکولي آن در راکتورها مي توان گريدهاي مختلف پليمر را توليد نمود. اين محصولات را Reactor Grades می نامند. بعلاوه با اضافه کردن مواد پايدار کننده و مواد افزودني به محصولات راکتورها، گريدهاي ديگری نيز بدست مي آيد که هر محصول با نام تجاري توليد کننده و شماره مخصوص نامگذاري مي شود. گريدهای مختلف پلي پروپيلن دارای مشخصات مختلفي مي باشند كه در جدول صفحه بعد برخي از اين مشخصات آورده شده است:
روش های شناسایی پلی پروپیلن از جمله شاخصه هایی که به شناسایی این پلیمر در بین سایر نمونه ها کمک می نماید، عدم خراش پذیری سطح آن با ناخن و نیز مقاومت آن در برابر خرد شدن است، هر چند در اثر وارد شدن نیروی بیش از حد تحمل خمش، سفیدک می زند. بهترین و کاربردی ترین راه شناسایی این پلاستیک در میان سایر نمونه ها، به خاطر سپردن ویژگی های بصری، صوتی و بساوایی نمونه ای از محصول ساخته شده با این ماده است.
ویژگی های اشتعال (روش شناسایی آسان) در شعله می سوزد و بعد از حذف شعله همچنان به سوختن ادامه می دهد. شعله ی زرد با پایه آبی دارد. تقریباً بدون دود می سوزد. به راحتی در شعله چکه می کند. بوی سوختن آن شبیه روغن در حال سوختن است.
مشخصات متمایز و برجسته پلی پروپیلن در مقایسه با دیگر پلیمرها 1. قیمت نسبتاً ارزان منومر پلی پروپیلن در مقایسه با منومرهای دیگر پلیمرها 2. استحکام نسبي بالا، پايين بودن وزن مخصوص، قدرت کششي بالا، شفافيت خوب، مقاومت در برابر شکستگي، مقاومت در برابر مواد شيميايي و مقاومت حرارتي نسبتاً خوب 3. افزایش کاربردهای جدید و بهبود خواص گریدهای تولید جدید 4. افزایش مصرف این ماده به صورت آلیاژ با دیگر مواد پلیمری 5. قدرت مکانيکي خوب و قدرت رقابت با پلاستيکهاي مهندسي در بسياري از زمينه هاي مصرف 6. مناسبترين پلاستيک براي قالبگيري تزريقي
روش های تولید این محصولات پلی پروپيلن به صورت عمده در شش دسته Injection Moulding (قالب تزريقی)، Fibres (الياف)، Sheet/Film (فيلم و شيت) ، Blow Moulding (قالب بادی)، Pipe (پايپ)، Extrution Coating (روکش محافظ) توليد می شود. در صفحات بعد به طور جامع به بررسی هر یک می پردازیم.
Injection Moulding(قالب تزريقی) بيشترين کاربرد پلی پروپيلن در اين دسته است که در توليد وسايل الکتريکی و الکترونيکی، سرپوش وکلاهک، اسباب بازی، چمدان، وسايل خانگی و صنايع بسته بندی و صنعت اتومبيل استفاده می شود.
Fibres (الياف) دومين کاربرد پلی پروپيلن در اين دسته است که در توليد الياف به کار رفته در پشت فرش و زيلو، به عنوان جايگزين در الياف سيزال و کَنَف در موکت و نخ های گونی و همچنین برای تولید الياف Non-Woven (الیاف غیر منسوج که شامل صفحات نفوذپذیری می باشند که از الیاف پلی پروپیلن و یا پلی استر ساخته می شوند و به دلیل بافت ریز به عنوان فیلتر به کار می روند)، پارچه لباس ، عايق های گرما و سرما به کار می رود.
Sheet/Film (فيلم و شيت) اين بخش از کاربرد پلی پروپيلن طی سال های اخير رشد قابل ملاحظه ای داشته است. صنايع بسته بندی شيرينی و شکلات، سيگار، فيلم های گرافيک و چاپ ، شيت های بسته بندی مواد غذایی که با حرارت شکل می گيرند و... همگی جز این دسته می باشند.
Blow Moulding (قالب بادی): برای تولید بطری و قوطی استفاده می شود. Pipe (پايپ): برای تولید لوله فاضلاب و شبکه ی آن ، سيم و کابل قابل استفاده می باشد. Extrution Coating(روکش محافظ): اين بخش از پلی پروپيلن رفته رفته جايگزين کاربرد پلی اتيلن سبک LDPE می شود.
بازار عرضه و تقاضای پلی پروپیلن طي سالهاي ٢٠٠٧ تا ٢٠١٢ معادل ٢٥ % از مجموع افزايش ظرفيت هاي پلي پروپيلن در منطقه خاورميانه اتفاق افتاده است. با توجه به رشد شديدتر تقاضا نسبت به توليد در مناطق اروپاي غربي و آمريكاي شمالي، اين مناطق از صادركننده محض به واردكننده محض پلي پروپيلن تبديل می شوند. در حال حاضر ظرفيت توليد پلي پروپيلن در ايران ١٠٩٥ هزار تن در سال و توليد آن تنها ٧٠٣ هزار تن مي باشد كه ٦٤ % ظرفيت اسمي است كه علت آن كمبود پروپيلن در كشور و دشواري واردات آن مي باشد.
حجم مبادلات تجاری پلی پروپیلن در دنیا بسیار قابل توجه است. در دنیا بیشترین مصرف پلی پروپیلن در زمینه قالب گیری تزریقی است. در سال های اخیر نزدیک به 35 % پلی پروپیلن در این زمینه مصرف شده است. دیگر موارد مصرف پلی پروپیلن تولید الیاف مصنوعی است که متجاوز از 30 % کل مصرف جهان را شامل می شود. تولید فیلم و ورق در مرحله سوم قرار دارد.
معرفی برخی از محصولاتی که ماده ی اولیه ی آنها پلی پروپیلن است
پارچه های پلی پروپیلن امروزه پارچه های پلی پروپیلن جهت بسته بندی محکم ، قابل اعتماد و کم هزینه در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد اصلی این پارچه ها جهت تولید کیسه های پلی پروپیلن و کیسه های جمبو می باشد. با توجه به قیمت مناسب این نوع پارچه ها واستحکام بالای آنها ، علاوه بر کاربرد در تولید انواع کیسه های پلی پروپیلن و جمبو بگ، این پارچه ها بعنوان پوشش و کاور در بسته بندی بسیاری دیگر از محصولات کاربرد گسترده دارند.
جمبو بگ جمبو بگ ها کیسه های انعطاف پذیری هستند که جهت حمل محمولات از 500 تا 2000 کیلوگرم و تا حجم 3 مترمکعب استفاده می گردند. جمبو بگ ها جهت حمل انواع مواد جامد وخشکی که بصورت پودری ، دانه ای یا پولکی می باشند ، مناسب هستند. این کیسه ها با استفاده از جرثقیل یا لیفتراک به راحتی از قسمت بالا بلند شده و جابجا می شوند. جمبو بگ ها کم هزینه ترین و مناسب ترین نوع بسته بندی ، حمل و انبارنمودن مواد فله خشک هستند که نیاز به بسته بندی دیگر ندارند. هرسال بیش از 500 میلیون تن از محمولات درجهان با استفاده از جمبو بگ جابجا می شوند
کیسه های پلی پروپیلن کیسه های پلی پروپیلن یا به اختصار کیسه هایPP ضمن استحکام بالا ، دارای وزن بسیار پایین می باشند. به همین علت این نوع کیسه ها اقتصادی ترین وکم هزینه ترین نوع بسته بندی برای بسیاری از محصولات هستند. این کیسه ها شامل انواع کیسه های ضد لغزش و سرخوردن، کیسه های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید، کیسه های بی رنگ و شفاف که محتویات درون آنها قابل مشاهده هستند و ... می شود.
فیلم BOPP فیلم پلی پروپیلن به دو صورت کلی BOPP و OPP یاCPP تولید می شود. نوع اول که با عنوان BOPP یا biaxially oriented polypropylene نامیده می شود، به مفهوم آن است که در زمان تولید، علاوه بر اکسترود شدن لایه به صورت آبشاری، از طرفین نیز کشیده شده است که نسبت به نوع دوم یعنی OPP یا CPP از ثبات ابعادی و حرارتی بیشتری در زمان چاپ و بسته بندی برخوردار است. کاربرد عمده فیلم های پلی پروپیلن در تولید بسته بندی های انعطاف پذیر مانند بسته بندی چیپس، اسنک، بیسکویت، بستنی، ماکارونی و مانند آن می باشد.
تسمه های پلی پروپیلن تسمه های پلی پروپیلن نوارهای بافته شده باریک و در عین حال بسیار قدرتمندی هستند که کاربردهای متنوع وگسترده ای دارند. از خصوصیات این تسمه ها می توان به مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید در بازه ی زمانی 200 الی 1600 ساعت، مقاومت کششی 500 الی 2000 کیلو گرم، استفاده بویژه بعنوان دسته های جمبوبگ ها اشاره کرد.
معایب پلی پروپیلن 1. مقاومت کم در برابر نور UV و اکسایش (که برای افزایش پایداری آن از افزودنی Additive) )های جاذب UV و ضد اکسیداسیون استفاده می کنند) 2. حلال در بنزن، بنزین و الکل 3. حساس بودن در مقابل حلالهاي كلر دار و آرو ماتيك