پروپیلن چیست و چه کاربردی دارد؟

پروپیلن چیست و چه کاربردی دارد؟

پروپیلن یکی از مواد پلیمری مطرح در صنعت پلاستیک است. این ماده سفید به صورت گسترده در تولید محصولات پلاستیکی و الیاف کاربرد دارد. به خاطر خواص ترموپلاستیک (تغییر شکل راحت با حرارت) و نیز ثبات خوب پروپیلن در دمای محیط این ماده به صورت گسترده در بسیاری از مصنوعات پلاستیکی و الیاف روزمره به کار گرفته می‌شود و سبب شده است که پروپیلن به عنوان پر مصرف‌ترین ماده پلاستیکی دنیا قلمداد شود. در دنیای امروز بخش بزرگی از مصنوعاتی که ما هر روز استفاده می‌کنیم با استفاده از مواد پروپیلنی تولید شده‌اند.

پلی پروپیل (PP) یک ترموپلاستیک است که از ترکیب مونومرهای پروپیلن به روش پلیمریزاسیون افزایشی (زنجیره­ای) ساخته می شود. پلی­پروپیلن در کاربردهای مختلفی از جمله بسته بندی محصولات مصرفی، قطعات پلاستیکی برای صنایع مختلف از جمله صنعت خودروسازی گرفته تا  نساجی، پوشاک و لوازم پزشکی استفاده می شود.

در این متن ما در تلاش هستیم که نگاه دقیق تری به پروپیلن داشته باشیم و ببینم که این پلیمر چیست؟ چه انواعی دارد؟ و قیمت آن بر اساس چه فاکتورهایی تعیین می‌شود؟ پس شما هم با ما همراه باشید تا با دنیای زیبا و جذاب این پلیمر پر مصرف و کاربردی آشنایی پیدا کنید.

برای خرید مواد اولیه پلی پروپیلن، مراحل زیر را می‌توانید دنبال کنید:

تحقیق و انتخاب تامین‌کننده: جستجوی تامین‌کنندگان معتبر و قابل اعتمادی که مواد اولیه پلی پروپیلن به شما عرضه کنند.

بررسی مشخصات فنی: مشخصات فنی مواد اولیه پلی پروپیلن از جمله وزن مخصوص، مقاومت به حرارت، ویژگی‌های مکانیکی و… را بررسی کنید تا مطمئن شوید که مطابق نیاز شماست.

قیمت‌گذاری مواد اولیه پلی پروپیلن: قیمت‌ها و شرایط خرید را از تامین‌کنندگان مختلف دریافت و مقایسه کنید.

سفارش و تحویل: پس از انتخاب تامین‌کننده مواد اولیه پلی پروپیلن، سفارش خود را ثبت کرده و توافق در مورد زمان تحویل و شرایط پرداخت را بررسی کنید.

کنترل کیفیت: دریافت مواد اولیه پلی پروپیلن و انجام آزمون‌های کیفیتی برای اطمینان از مطابقت با استانداردها و نیازهای شما.

به عنوان یک نکته، توصیه می‌شود که قبل از انجام هرگونه خرید، با تامین‌کننده مورد نظر تماس بگیرید تا اطلاعات دقیق‌تری در مورد مشخصات مواد اولیه پلی پروپیلن، قیمت و شرایط تحویل دریافت کنید.

پروپیلن چیست؟

پروپیلن که گاهی به اختصار به آن PP (بخوانید پی‌پی) نیز می‌گویند، یک پلیمر مونومری است که دارای خواص ترموپلاستیک می‌باشد. این پیلمر در واقع یک رزین پرشاخه هیدروکربنی است و در زنجیره خود ترکیب‌های کربن (C)، هیدروژن (H) و گروه‌های میتل (CH3) دارد. فرمول نوشتاری پروپیلن به صورت –[CH2-CH(CH3)]n– یا فرمول مولکولی (C3H6)n نوشته می‌شود و به دارای ترکیب ساختاری به صورت زیر است:

در صنعت پروپیلن با نام‌های مختلفی مانند Polypropene، Polypropylene، Polypropene 25 یا Propylene Polymers شناخته می‌شود.

خواص پروپیلن

پروپیلن در ساختار خود دارای سه پیکره‌بندی فضایی است که می‌تواند به ایزوتاکتیک (iPP)، سیندوتاکتیک (sPP) و اتاکتیک (aPP) اشاره کرد. در صنعت به صورت گسترده از نوع iPP استفاده می‌شود. این مونومر نسبت به جذب آب مقاوم است. علاوه بر این موارد می‌تواند خواص پلیمری پروپیلن را با اضافه کردن کاتالیست‌های مختلف تغییر داد.

پروپیلن به صورت استاندارد دارای چگالی 0.855 گرم بر هر سانتیمتر مکعب است و به همین خاطر بر روی آب شناور می‌ماند.

پروپیلن در دمای نزدیک به 130 تا 171 درجه سانتیگراد بسته به نوع آن ذوب شده یا خاصیت روانروی پیدا می‌کند. با این حال در دمای محیط (بین 20 تا 40 درجه سانیتگراد) مقاومت خودش را حفظ می‌کند. این عامل سبب شده است که در دنیای امروز مصنوعات زیادی با پروپیلن ساخته شود.

مزایا و پروپیلن

علاوه بر خواص شیمیایی و فیزیکی که در بالا به آن اشاره گردید پروپیلن خواص صنعتی و تجاری زیر را نیز داراست:

• پروپیلن یکی از ارزان‌ترین پیلمرهاست و به همین خاطر ساخت مصنوعات با آن مقرون به صرفه است؛
• پروپیلن سبک وزن است و مصنوعات آن به راحتی بر روی آب شناور می‌شوند؛
• پروپیلن انعطاف‌پذیری بسیار خوبی دارد و این مزیت افزوده‌ای برای آن به شمار می‌رود؛
• پروپیلن نسبت به نفوذ آب مقاوم است، این عامل سبب می‌شود که بتوان از آن برای ساخت ظروف نگهدارنده مواد غذایی و بهداشتی استفاده کرد؛
• پروپیلن می‌تواند با دیگر پیلمرها ترکیب شود و آلیاژهای چندگانه به ما ارائه کند. این موضوع به خصوص در صنعت پسماند و بازیافت پلاستیک نقش مهمی دارد؛
• از پروپیلن می‌تواند به عنوان جایگزینی مناسب برای دیگر پروپیلن‌ها مانند PE یا PS استفاده کرد.

انواع پروپیلن

در بازار صنعت پلاستیک ما گریدهای متنوعی از پروپیلن را در اختیار داریم. گریدهای مختلف می‌تواند بر اساس تغییر در زنجیره پلیمری، افزودن کاتالیست، افزودن پیلمرهای دیگر و یا روش‌های ساخت و دانه بندی پروپیلن ایجاد شود. همچنین مواد اولیه نیز می‌تواند گریدهای مرغوب و یا مرغوب پروپیلن را در اختیار ما قرار دهد.

اساسی‌ترین روش تولید انواع پروپیلن تغییر ساختار در ترکیب پلیمری آن است (جدای از روش تولید مکانیکی آن). به صورت کلی در پلی پروپیلن‌ها ما با دو ساختار روبرو هستیم:

• ساختارهای هموپلیمری: که در اینجا پیلمرازسیون به صورت تک راهی (مونومری) انجا می‌شود و محصول نهایی همان پروپیلن است. این محصول سخت است و در برابر کشش مقاومت بالایی دارد. اما نسبت به ضربه شکننده است. در اینجا ما با محصولی با خواص ترموپلاستیکی خوب روبرو هستیم اما ممکن است انعطاف‌پذیری زیاد محدودیت‌هایی در ساخت مصنوعات برای ما ایجاد کند. ساختارهای هموپیلمری برای تولید الیاف بسیار مناسب هستند.
• ساختارهای کوپلیمری: که در اینجا پیلمرازسیون به همراه کومونومر اتیلن انجام می‌شود که در نتیجه ما یک ساختار چند جهته (کوپلیمر) خواهیم داشت که بسته به توسعه آن می‌تواند خواص ویژه‌ای پیدا کند. این محصول ساختار نسبتا ضعیف‌تری دارد و مقاوم کششی کمتری نیز از خود نشان می‌دهد و ولی نسبت به ضربه مقاومت بالاتری دارد. البته ممکن است با افزون کاتالیست‌ها و ساختارهای دیگر ضعف‌ها در اینجا جبران شود. در عین حال خواص گرمایی و فیزیکی بسته به ساختارهای کربنی اضافه شده تغییر خواهد کرد.

پلی پروپیلن همچنین دارای چگالی کمتری (gr/cm^-30.85-0.93) نسبت به سایر پلاستیک های رایجی مثل پلی استایرن، پلی اتیلن با چگالی بالا، نایلون، پلی کربنات، پلی یورتان، پلی اتیلن ترفتالات و پلی وینیل کلراید است.

در دمای اتاق در برابر حلال‌های آلی مانند چربی‌ها  مقاومت شیمیایی بالایی دارد اما در دماهای بالا، در معرض اکسیداسیون قرار می گیرد.

PP چگونه تولید می شود؟

پلی پروپیلن اولین بار در سال 1951 توسط 2 پژوهشگر نفت فیلیپس به نام های پل هوگان و رابرت بنکس و سپس توسط دانشمندان ایتالیایی و آلمانی ناتا و رن پلیمریزه شد. این ماده بسیار سریع فراگیر شد و تولید تجاری پلی­پروپیلن تقریباً سه سال پس از تولید اولین نمونه­ها توسط شیمیدان ایتالیایی پروفسور جولیو ناتا، آغاز شد.

ناتا اولین نمونه پلی پروپیلن را در سال 1954 در اسپانیا را سنتز کرد و همان زمان قابلیت کریستالیزه شدن پلی پروپیلن توجه بسیاری را جلب کرد. در سال 1957، محبوبیت آن افزایش یافت و تولید تجاری گسترده در سراسر اروپا آغاز شد. امروزه پلی پروپیلن یکی از رایج ترین پلاستیک های مورد استفاده در جهان است. این پلیمر  از پلیمریزاسیون افزایشی مونومر پروپن ساخته شده است. دو روش اصلی برای تولید پلی پروپیلن عبارتند از:

1. پلیمریزاسیون Ziegler-Natta
2. پلیمریزاسیون کاتالیزور متالوسن

پلی پروپیلن بعنوان یک ترموپلاستیک الفینی ویژگی های منحصر بفردی از خود نشان می دهد که آنرا برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب می کند. به همین دلیل پس از سنتز اولین نمونه های پلی پروپیلن، تولید و مصرف آن در زمان کوتاهی در سراسر دنیا رواج یافت. ویژگی های مکانیکی و شیمیایی پلی پروپیلن در کنار در دسترس بودن و قیمت مقرون به صرفه آن باعث شده که امروزه محصولات بسیاری من جمله: عایق های الکتریکی، قطعات خودرو، لوازم منزل و ابزارآلات صنعتی از این ماده ساخته شوند. علیرغم قابلیت های ممتاز پلی پروپیلن، نیاز است نقاط ضعف این پلیمر بروش هایی مانند کوپلیمریزاسیون و آمیزه سازی مرتفع شوند. استفاده از افزودنی های جدید، فرایندهای پلیمریزاسیون و مواد سازگارکننده به طور قابل توجهی عملکرد پلی پروپیلن را بهبود می دهد. از این رو، امروزه پلی پروپیلن کمتر به عنوان یک راه حل کم هزینه، بلکه بیشتر به عنوان یک ماده با کارایی و قابلیت بهبود بالا دیده می شود.

انواع گریدهای پلی پروپیلن و شکل ساختاری انواع آن در بازار انواع گریدهای پروپیلن به صورت زیر یافت می‌شود:

هموپلیمر

به صورت کلی هموپلیمرهای پروپیلن دارای سه دسته‌بندی هستند:

• اتاکتیک (Ataktisch) که به عنوان ساختارهای بی نظم شناخته می‌شوند. این مواد در دمای پایینی ذوب شده و خاصیت روانروی پیدا می‌کنند و به خاطر ساختار ملکولی خودشان می‌توانند برای ساخت چسب‌ها به کار گرفته شوند. اتاکتیک‌ها شفاف، انعطاف پذیر و در عین حال دارای ساختار منسجم و سفتی هستند.
• ایزوتاکتیک (Isotaktisch) که به عنوان ساختارهای یک نظم (راستا) یا هم نظم شناخته می‌شوند. ایزوتاکتیک‌ها در دمای بالا ذوب می‌شوند و دارای ساختار کریستالی و چقرمه هستند.
• سیندیوتاکتیک (Syndiotaktisch) که به عنوان ساختارهای تک نظم شناخته می‌شوند. سیندیوتاکتیک‌ها زلالیت کمتر دارند ولی در کل شفاف هستند. کمی کار با آن‌ها سخت است و بسته به گرید آن‌ها می‌تواند در دماهای مختلف آن‌ها را ذوب و حالت دهی کرد.

کوپلیمر

کوپلیمرها بسته به نوع افزونه‌هایشان به ساختار ملکولی پیلمیر پروپیلن می‌توانند خواص مختلفی را از خود نشان دهند. در اینجا ما با زنجیرهای بزرگتری روبرو هستیم که می‌توانند استحکام، انعطاف‌پذیری و شکنندگی متفاوتی را به ما ارائه کنند.

به صورت کلی ما در کوپلیمرها با دو دسته کلی زیر روبرو هستیم:

• کوپلیمرهای تصادفی (Random): این دسته از کوپلیمرها اغلب شفاف هستند و به راحتی می‌توان از آن‌ها برای تولید مصنوعات معمول خانگی استفاده کرد. برای شکل‌دهی به این دسته از کوپلیمرها می‌توان از اکستروژن لوله‌ای و فشار استفاده کرد. این پروپیلن در برابر تابش خورشید مقاومت خوبی دارد و درجه حرارت آن نزدیک به پروپیلن است.

 نمونه‌ای از کوپلیمر تصادفی

• کوپلیمرهای ضربه‌ای (Impact): این دسته از کوپلیمرها به راحتی قابل قالب‌گیری نیستند. برای قالب‌گیری آن‌ها باید از روش‌هایی مانند تزریق دمشی و یا فیلم‌های گرمایی استفاده شود. اما محصولاتی که با کوپلیمرها ساخته می‌شوند، در برابر ضربه مقاومت بالایی دارند. به همین خاطر از کوپلیمرها برای ساخت مصنوعاتی که در صنعت خودرو از آن‌ها استفاده می‌شود، بهره می‌برند.

نمونه‌هایی از کوپلیمر‌های ضربه ای

در جدول زیر می‌توانید خواص هر دو گروه را با هم دیگر مقایسه کنید:

فرایند تولید محصولات از پروپیلن

بسته به اینکه پروپیلن به صورت هموپیلمر باشد یا کوپلیمر، از روش‌های مختلفی برای شکل دهید به آن استفاده می‌شود.

اگر پروپیلن ما از نوع هموپلیمر باشد، از روش اکستروژن لوله‌ای و قالب‌های پرسی سنگین برای شکل‌دهی به آن استفاده می‌شود. در این حالت پروپیلن بعد از عبور از یک لوله و یک حلزون چرخشی یا سیلندر فشاری، گرم شده و نرم می‌شود سپس به درون یک قالب فلزی وارد شده و شکل قالب را به خود می‌گیرد. فرایند خنک‌سازی در قالب و با چرخش آب یا دمش هوای خنک به سرعت انجام می‌شود. در تولید این دسته از پروپیلن‌ها می‌تواند از رنگ دانه، کاتالیست‌ها و مکمل‌های پلاستیکی استفاده کرد.

در صورتی که ما از کوپلیمرها استفاده کنیم، باید به نوع کوپلیمر دقت کنیم. در اغلب موارد پروپیلن‌های این شکلی به صورت فیلم‌های در ضخامت مورد نظر تولید شده و حرارت داده می‌شوند و سپس با تخلیه هوای زیر آن بر روی قالب کشیده می‌شود. این کار دقیقاً به مانند کشیدن سلفون بر روی اشیا است. در ساخت یخچال‌ها، سپرهای اتوموبیل و یا سایر مصنوعات بزرگ این روش یک راهکار معمول است. در برخی از مواد که کوپلیمر اجازه تزریق را به ما می‌دهد از روش‌هایی مانند اکستروژن لوله‌ای و یا فشاری برای تزریق آن به درون قالب‌های فلزی استفاده می‌شود.

عمده مصرف کنندگان نهایی پلی پروپیلن، در صنعت بسته بندی می باشند که حدود 30 درصد مصرف را به خود اختصاص می دهند و پس از آن تولید تجهیزات مرتبط با برق و ابزارآلات که هر کدام حدود 13 درصد مصرف می کنند. لوازم خانگی و صنایع خودرو نیزهر کدام 10 درصد مصرف می کنند و در نهایت نیز مصارف مرتبط با صنعت ساختمان با اختصاص سهم 5 درصدی از بازار، در رتبه بعدی قرار دارند.

یکی از ویژگی های مهم پلی­پروپیلن ضریب اصطکاک کم آن است و سطح نسبتا صیقلی و لغزنده ای دارد و آنرا جایگزینی مناسب برای موادی مثل پلی استال برای استفاده در نواحی که نیاز است ضریب اصطکاک کم باشد، می نماید. تولید چرخدنده و یا نقاط در مجاورت تماس مبلمان از این دست موارد هستند. البته جنبه منفی این ویژگی را هم باید در نظر گرفت. این سطح نسبتا صاف و بدون اصطکاک موجب می شود چسب های معمولی که در برابر پلیمر های دیگر عملکرد و قدرت خوبی دارند، برای چسباندن قطعات پلی پروپیلنی عملکرد ضعیفی داشته باشند تا جاییکه در بعضی موارد برای اتصال قطعاتی از جنس پروپیلن نیاز به ذوب و جوش دادن قطعات می باشد.

قیمت پروپیلن

دنیای پروپیلن بسیار پر تعداد و متنوع است. نوع پروپیلن و فرایند‌های تولید و عرضه می‌تواند بر روی قیمت پروپیلن تاثیر مستقیمی داشته باشد. به صورت کلی پروپیلن‌های نوع هموپلیمر ارزان تر هستند. اما این یک قاعده کلی نیست زیرا تعیین قیمت پروپیلن یک فرایند چند عامله است و صرفاً هزینه تمام شده تولید در قیمت پروپیلن تاثیر گذار نیست.

قیمت پروپیلن می‌تواند بر اساس موارد زیر تعیین شود:

• هموپلیمر یا کوپلیمر بودن؛
• فرایند تولید در پالایشگاه؛
• فرایند حمل، انبارداری و گمرکات؛
• نرخ روز ارز؛
• سطح تقاضا؛
• سود درخواستی واسطه‌ها؛

با این همه پروپیلن یک محصول پر مصرف در دنیای پلاستیک سازی امروز است و شرکت‌های زیادی از آن برای تولید محصولات خودشان استفاده می‌کنند.