Polipropylen

Polipropylen
Polecane artykuły

Polipropylen - termoplast o własnościach zbliżonych do własności polietylenu, barwy biało-żółtawej, przejrzysty. Gęstość 0,9 g/cm3, wytrzymałość na rozciąganie 350kG/cm3; mała ścieralność. Zakres temperatur stosowania od -35 do +130̊C, własności dielektryczne dobre, wytrzymałość elektryczna 32kV/mm. W temperaturze pokojowej odporny na działanie chemikaliów (oprócz stężonego HNO3 i H2SO4) i większości rozpuszczalników. Rozpuszczalny w tetralinie powyżej temperatury 80̊C [Encyklopedia Techniki 1969, s. 498].

  • Polipropylen należy do najbardziej popularnych polimerów, wykazujących największą dynamikę rozwoju. Polimeryzuje trudniej od PE-HD, ale ma większą wytrzymałość na rozciąganie i rozrywanie, większą twardość, sztywność i odporność cieplną, a także mniejszą gęstość, co rozszerza zakres jego zastosowania [M. Dziewońska 1995, s. 76].
  • Duże zainteresowanie produkcją polipropylenu jest podyktowane zarówno tendencją zagospodarowania propylenu otrzymywanego w procesie pirolizy, jak też koniecznością zaspokojenia stale rosnącego zapotrzebowania przemysłu na ten polimer. Polipropylen zawdzięcza swą rosnącą popularność dobrym właściwościom, pozwalającym na wszechstronne zastosowanie przy jednoczesnej łatwości przetwórstwa ogólnie znanymi metodami. Polipropylen powstaje w wyniku polimeryzacji propylenu. Polimeryzacja propylenu może przebiegać według mechanizmu kationowego, anionowego lub rodnikowego, lecz w tym ostatnim przypadku zachodzi w niedostatecznym stopniu. W wyniku polimeryzacji kationowej, w wysokich temperaturach powstają dimery i trimery stosowane do produkcji detergentów. W niskich temperaturach (223-238 K), w obecności katalizatorów Friedel-Craftsa, powstają polipropyleny amorficzne o masie cząsteczkowej 1000 – 10000, przypominające swym wyglądem poliizobutylen. Polimery te znajdują zastosowanie do poprawy lepkości olejów. Najlepsze efekty podczas polimeryzacji propylenu uzyskano z chwilą zastosowania katalizatorów typu Zieglera-Natty. W wyniku polimeryzacji koordynacyjnej otrzymano polipropylen krystaliczny o budowie izoaktycznej i doskonałych właściwościach. Opracowana metoda polimeryzacji propylenu znalazła rozwiązanie w skali przemysłowej [J. Pielichowski, A. Puszyński 1998, s. 84].

Homopolimery polipropylenu, PP-H

Grupy CH3 w PP mogą być przestrzennie różnie uporządkowane, co powoduje zróżnicowanie właściwości. W izotaktycznym PP większość grup CH3 znajduje się po tej samej stronie łańcucha węglowego, a w strukturze spiralnej jest ułożona po stronie zewnętrznej. "Indeks izotaktyczny” w zakresie 55-95 odpowiada 4000-10000 regularnie ułożonym grupom polipropylenowym. W syndiotaktycznym PP grupy CH3 leżą naprzemiennie po przeciwnych stronach łańcucha podstawowego, a w ataktycznym PP grupy te są rozmieszczone statystycznie po obu stronach łańcucha. Rozmieszczenie grup CH3 pokazane jest na Rys. 1, na czarno zaznaczone są atomy węgla, a na niebiesko wodoru. Ataktyczny PP ma konsystencję niewulkanizowanego kauczuku. Największe zastosowanie ma PP izotaktyczny [H. Saechtling 1955, s. 372-373]. Z indeksem izotaktyczności polipropylenu powiązany jest stopień jego krystalizacji, wraz ze wzrostem stopnia krystalizacji spada jego przezroczystość. Homopolimery o małym stopniu krystaliczności miękną w sposób płynny wraz ze wzrostem temperatury, a dla homopolimerów o dużym stopniu krystaliczności możliwe jest jednoznaczne określenie temperatury topnienia.

Rys. 1 Struktura homopolimerów propylenu

Tworzywa sztuczne na bazie polipropylenu

Do wytwarzanie produktów stosuje się plastiki (tworzywa sztuczne) na bazie polipropylenu. Komercyjnie dostępne półprodukty to kopolimery (niektóre z merów propylenu w łańcuchach zastąpione są merami innego polimeru) propylenu oraz homopolimery wraz z napełniaczami. Dodawane są także inne dodatki. Pozwala to na uzyskanie własności nowych i lepszych niż własności czystego polipropylenu. W celu uzyskania nowych i lepszych własności do polimeru dodaje się dodatki oraz napełniacze. Głównymi celami dodatków i napełniaczy są:

  • zmniejszenie palności,
  • zapobieganie utlenianiu tworzywa podczas przetwarzania,
  • stabilizowanie kwasów i cząsteczek metali pozostałych w tworzywie po procesie otrzymywania,
  • spowalnianie degradacji pod wpływem światła słonecznego i promieniowania UV,
  • nadanie odpowiedniego koloru,
  • poprawa własności przetwórczych.
  • modyfikacja własności fizycznych,
  • zapobieganie gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych,
  • obniżenie ceny
Rys. 2 Lampa samochodowa z korpusem wykonanym z polipropylenu z napełniaczem talkowym

Zastosowanie

Najczęściej polipropylen stosowany jest do wyrobów:

  • wyprasek technicznych, pojemników transportowych, szkieletów mebli tapicerowanych,
  • Przedmiotów wtryskiwanych i wydmuchiwanych (sportowe, do pisania, trzonki grzebieni, szczotki, strzykawki iniekcyjne),
  • folii orientowanych biaksialnie na opakowania wyrobów technicznych i dekoracyjnych (namiastka celofanu),
  • taśm orientowanych biaksialnie (do tapicerowania),
  • włókien syntetycznych (dla przemysłu włókienniczego – materiały do tapicerowania),
  • przedmiotów wtryskiwanych dla przemysłu samochodowego (rys. 2)(elementy desek przyrządowych i wentylatorów, zderzaki), dla przemysłu gospodarstwa domowego na części do odkurzaczy i przyrządów kuchennych, mikserów i suszarek do włosów oraz na zabawki i walizki,
  • rur i płyt przeznaczonych do przechowywania i transportowania odpadów powstających w przemyśle chemicznym [M. Jabłoński i In. 2009, s. 89-90]
  • wyroby mające kontakt z żywnością.

Produkcja wyrobów z wykorzystaniem polipropylenu

Polipropylen ma główne zastosowanie przy produkcji wielkoseryjnej. Przetwórstwo oparte jest o wtryskiwanie do form wtryskowych, ekstrudowanie, wytłaczanie oraz rozdmuchiwanie. Procesy te wymagają narzędzi zaprojektowanych i wykonanych do wytwarzania konkretnych produktów. Z tego względu przy produkcji małoseryjnej jednostkowy koszt amortyzacji narzędzi przekraczałby koszt wykonania produktu innymi metodami. Obróbka ubytkowa (np. frezowanie) jest możliwa.

Patrz też:

Bibliografia

  • Encyklopedia Techniki – Materiałoznawstwo, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa 1969
  • Dziewońska M., Związki wielkocząsteczkowe – polimery, Akademia Ekonomiczna, Kraków 1995
  • Jabłoński M., Rużińska E., Świetliczny M., Polimery Syntetyczne i Materiały Malarsko-Lakiernicze w Przemyśle Drzewnym, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2009
  • Królikowski W. Polimerowe komozyty konstrukcyjne. Warszawa: Wydawnictwo naukowe PWN, 2012.
  • Pielichowski J., Puszyński A., Technologia Tworzyw Sztucznych, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa 1998
  • Maier C., Calafut T. Polypropylene: The Definitive User's Guide and Databook. Norwich NY: Plastic Design Library, 1998.
  • Rabek J.F. POLIMERY Otrzymywanie, metody badawcze, zastosowanie. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2013
  • Saechtling H., Tworzywa sztuczne – poradnik, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa 1955,2000
  • Y. Zhou, P.K Mallick,. Fatigue Performance of an Injection Molded Talc-Filled Polypropylene. Polymer engineering and science, Dearborn 2005.

Autor: Kosman Michał, Robert Stec