سلام بچه ها بیاین تو این تاپیک پلیمر هایی که می شناسیم رو بگیم تا بقیه هم خواص و کاربرداشو بدونن .من خودم قدم اولو برمی دارم. می خواهم پلی پرو پیلن رو معرفی کنم.
پلی پروپیلن PP (Polypropylene)
ساختار:
نام های دیگر: پلی پروپن، هولستان PP، موپلن (Mopolen)، نوولن (Novolen)، وستون، لوپارن
مونومر: پروپیلن
حلال: تولوئن (Toluene)
دانسیته: 0.85 تا 0.92 g/cm[SUP]3[/SUP]
دمای ذوب (Tm): برابر با 173 درجه سانتی گراد
دمای انتقال شیشه ای (Tg): برابر با 17– درجه سانتی گراد
کد بازیافت (Recycle Code):
چگونگی تولید: پلی پروپیلن (PP) با پلیمریزاسیون گاز پروپیلن تولید می شود. هزینه مواد اولیه آن نیز مانند پلی اتیلن پائین است. تفاوت مولکول PP با PE تنها در یک اتم کربن اضافی در مونومر گازی می باشد که این ساختمان متفاوت مونومر اولیه سبب ایجاد شاخه های جانبی یکنواخت تر می شود که در نتیجه آن، ماده حاصل دارای خواص فیزیکی و شیمیایی یکنواخت تری است.
حضور گروه متیل (CH3) در زنجیره پلیمر سبب محدود شدن چرخش زنجیره اصلی و در نتیجه کاهش انعطاف پذیری و افزایش استحکام می گردد.
ساختار مولکولی منظم همو پلیمر PP (ایزوتاکتیک) خواص بهتری نشان می دهد و کاربرد های بیشتری دارد، ساختار مولکولی همو پلیمر PP (سیندیو تاکتیک) به صورت یک در میان است و ساختار مولکولی تصادفی همو پلیمر PP (اتاکتیک) به صورت ماده ای صمغی شکل است که کاربرد های محدودی مثلاً در بعضی چسب ها دارد.
بلورینگی PP از PE کمتر و تولید آن به صورت آمورف آسان تر است. شفافیت PP با افزودن عوامل هسته زا (Nucleating Agent) قابل کنترل است یعنی با افزودن این عوامل ابعاد بلور ها کنترل شده و بلور ها تا اندازه ای رشد می کنند که طول آنها از طول موج نور کمتر باشند تا بتوانند به راحتی نور را از خود عبور دهند.
کو پلیمریزاسیون PP با اتیلن باعث می شود نظم زنجیر کمتر شود، در نتیجه بلورینگی کاهش می یابد که این خود باعث می شود تا شفافیت بهبود پیدا کند، در این صورت دمای ذوب کاهش و انعطاف پذیری نیز می یابد.
فیلم های PP به دو شکل جهت یافته و جهت نیافته تولید و استفاده می شوند.
جهت یافته کردن (Orienting) پلیمر PP باعث افزایش استحکام، سختی، نفوذ ناپذیری در مقابل روغن و رطوبت و مقاومت در دماهای پائین، شفافیت و سطح صیقلی می شود اما سیل حرارتی را کاهش می دهد که این مشکل را نیز می توان با روکش دهی با یک فیلم قابل سیل مثلاً PE, PVDC, EVA حل کرد.
معایب: 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)، حلال در بنزن، بنزین، الکل
دیگر خواص: لغزندگی و لیزی سطح خارجی، چگالی کم، مقاومت در برابر جریان سرد، تغییر شکل کم در دماهای بالا
کاربرد ها: فیلم های بسته بندی در انواع فیلم های جهت یافته مانند BOPP و OPP و CPP که برای بسته بندی تنقلات و شیرینی و شکلات و چیپس و پفک و بیسکوییت و ماکارونی و امثال آنها استفاده می شود، فیلم های جهت نیافته مانند فیلم های جمع شدنی حرارتی (Heat Shrinkable)، فیلم های پایدار حرارتی (Heat Stabilized)، فیلم های مات سفید رنگ، الیاف (نخ های قالیبافی و کیسه های بافته شده)، بطری ها، محفظه ها، بسته بندی وسایل، در پزشکی در پروتز ها و مفاصل پلاستیکی و نخهای بخیه، سرنگ های پزشکی، قالب گیری های تزریقی جداره نازک مانند ظروف بستنی و کره و ماست و ... و قالب گیری های دمشی. الیاف پلی پروپیلن که از طریق پلیمریزاسیون پروپیلن به
صورت یک پلیمر خطی تهیه می گردند و به اختصار پ-پ نامیده می شوند بعد از
پیدا شدن کاتالیست زیگلرناتا تولید شدند این کاتا لیست تولید پلی پروپیلن
ایزو تاکتیک که قادر به متبلور شدن می باشد را امکان پذیر ساخت .
این الیاف در سال 1960در ایتالیا با نام تجاری مراکلون
به صورت صنعتی تولید شده وبه بازار عرضه گردیدند . خصوصیات پروپیلن باعث
رشد سریع آن در سطح بین المللی گردید وبعد از مدتی نسبتاً کوتاه ، پلی
پروپیلن توانست از نظر مقدار تولید ، چهارمین مقام را بعد از پلی استر ،
نایلون وآکریلیک کسب نماید .
عدم امکان رنگررزی الیاف پروپیلن به روشهای متداول برای دیگر الیاف ، باعث جلو گیری از رشد بیشتر این لیف مصنوعی گردیده است.
الیاف و نخ های نواری که دو کاربرد پلی پروپیلن را تشکیل
می دهند نسبتاً به آسانی به روش ذوب ریسی تهیه می گردند و آسان بودن تولید
این نوع الیاف و پائین بودن هزینه تولید استقبال بسیار گستردهای از آن را
به همراه داشته است . با بکار گیری مواد بالا برنده مقاومت در مقابل اشعه
ماوراء بنفش سعی شده است عیب کم بودن مقاومت پلی پروپیلن در مقابل این
اشعه مرتفع گردد.
پلی پروپیلن دارای دمای ذوب بالا تر (175-165درجه
سانتیگراد)در مقایسه با پلی اتیلن می باشد . از نقطه نظر استحکام ومقاومت
در مقابل سایش ،پلی پروپیلن با پلی اتیلن تفاوت زیاد ندارد .
همانطور که گفته شد پلی پروپیلن هم مثل پلی اتیلن با
روش های معمول قابل رنگرزی نبوده و به روش رنگرز ی توده که در آن قبل از
تشکیل الیاف ، به پلیمر مذاب اضافه می شود رنگرزی می گردد.
لازم به ذکراست که الیاف الفینی اصلاح شده به روش شیمیایی که قادر به رنگرزی شدن با روشهای معمولی می باشند تولید شده اند .
به عنوان مثال پلی پروپیلن حاوی پلی ونیل پیریدین به صورت
پخش شده ویا ونیل پیریدین که جزئی ماکرو مولکول را تشکیل می دهد با
رنگینه های اسیدی قابل رنگرزی است و به هر حال قیمت تمام شده این نوع الیاف
باعث گردیده است که از رنگرزی توده به عنوان مهم ترین روش برای رنگرزی
این نوع الیاف استفاده گردد.
تولید الیاف پلی پروپیلن
ماده اولیه تولید الیاف پلی پروپیلن را پروپیلن(3CH2=CHCH)تشکیل می دهد که
به صورت یک تولید جانبی در تولید اتیلن به روش شکستن مولکول نفت درصنعت
پتروشیمی شکل می گیرد .گازهای مابع حاوی پروپیلن ، دیگر ماده این منبع را
تشکیل می دهند .
پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار
نسبتاً ملایم ودر حضور کاتالیست معروف زیگلر – ناتا انجام می شود . وجود
این کاتالیست ، پلیمری به صورت ایزوتاکتیک را تشکیل می دهد که قادر به
متبلور شدن تا حدود 90 درصد می باشد .
دیگر فرمهای آتاکتیک وسیندو تاکتیک پلی پروپیلن دارا ی
خواص مناسب جهت تشکیل الیاف نمی باشند . با توجه به شرایط سرد شدن ،
ساختار بلورین پلی پروپیلن دو شکل متفاوت پیدا میکند . چنانچه پلی پروپیلن
مذاب سریعاً سرد گردد ، ساختار بلورین پایدار که پاراکریستالین و یاسمکتیک
نام دارد شکل می گیرد .
چنانچه پلی پرو پیلن مذاب به آرامی سرد گردد . ساختار
بلورین معروف به منوکلینیک بوجود می آید.حرارت دادن پلی پروپیلن ازنوع
پاراکریستالین به بیش از 80 درجه سانتیگراد باعث تغییر ساختار بلورین آن به
شگل منوکلینیک می گردد
در الیاف پلی الفینی ،پیوندهای شیمیایی ویونی بین ماکرو
مولکول های پلی پروپیلن وجود نداشته ونیرو های بین زنجیره ای به نیرو های
واندروالس محدودمی گردند . ازاین رو برای کسب خواص فیزیکی مناسب با وزن
مولکولی الیاف پلی الفینی در مقایسه با الیاف دیگر بالاتر انتخاب گردد.
با توجه به سرعت تولید و دمای پلیمر مذاب ، سرعت سرد شدن
وکشش بعد از تولید ، الیاف پلی پروپیلن ازنظر جهت گیری بلورهای خود نسبت
به محور لیف با یکدیگر تفاوت دارند و افزایش سرعت ریسندگی اولیه واعمال
کشش بعد از تولید ، جهت گیری بلورها رادر جهت محور لیف افزایش می دهد.
پلیمریزاسیون پروپیلن به سه روش امکان پذیر می باشد . در
روش تعلیق که یک روش کلاسیک بحساب می آید پروپیلن در یک محیط رقیق کننده
که معمولاً یک هیدرو کربن آلیفاتیک می باشد پلیمریزه می گردد مکمل این روش
، پلیمریزاسیون فاز گاز می باشند.
شدر ذوب ریسی پلی پروپیلن ، مشابه دیگر الیاف ترموپلاستیک
مثل پلی استر وپلی امید ، وزن مولکولی متوسط ، توزیع وزن مولکولی و
همچنین شاخص جریان توده پلیمری مذاب (MFI) وخصوصیات الیاف تولید شده را
تحت تأثیر خود قرار می دهند . بطور کلی افزایش وزن مولکولی پلیمر ، افزایش
استحکام الیاف تولید شده را به همراه دارد.
برای الیاف پلی پروپیلن که به منظور مصرف در صنعت نساجی
تولید می گردندوزن مولکولی متوسط و برای الیاف پلی پروپیلن با استحکام
زیاد که به عنوان الیاف با کارایی بالا تولید می کردند وزن مولکولی بالا
انتخاب می گردد .
باتوجه به مربوط بودن شاخص جریان مذاب و وزن مولکولی
متوسط به یکدیگر ، شاخص جریان مذاب مناسب درتولید الیاف نساجی 25-15 گرم
بر10 دقیقه وبرای الیاف باکارایی بالا 5-3 گرم بر10 دقیقه ذکرشده است
آزمایشات نشان داده است که محدوده کوچکتر توزیع وزن
مولکولی پلیمر ، به قابلیت ریسندگی اولیه بهتر ، کمک می نماید . باتوجه به
بالابودن وزن مولکولی پلی پروپیلن که افزایش ویسکوزیته توده مذاب در
ریسندگی اولیه آنرا به همراه دارد ، دمای پلی پروپیلن مذاب درریسندگی اولیه
آنها70 تا120درجه بیش از دمای پلیمربوده ودرمحدوده 230 تا 280 درجه
سانتیگراد انتخاب می گردد . شکل زیر ذوب ریسی رابه صورت شماتیک نشان می
دهد
دراین روش پلیمربه صورت گرانول از تغذیه کننده (هاپر) وارد مارپیچی ذوب کننده شده بر اثر گرمایش توسط مارپیچی ذوب می گردد
. پلیمر مذاب سپس به کمک پمپ تغذیه از طریق ***** به
رشته ساز تغذیه شده وپس از خروج از روزنه های رشته ساز تحت تاثیر نیروی
کششی قرار می گیرد و با از دست دادن گرما به محیط خود جامد گردیده وسر
انجام روی بسته ای پیچیده شده ویا آنکه به صورت مداوم به بخشی دیگر از خط
تولید نهایی تغذیه می گردد .
از آنجایی که پلی پرو پلین دارای گرمای ویژه بالا
(KJ/Kg-K2-6/1) وضریب هدایتی کم (J/m.s.k3/0-1/0) می باشد ، لذا طول منطقه
سرد کننده بعد از رشته ساز در مقایسه با الیافی مثل نایلون ویا پلی استر ،
باید طویل تر انتخاب گردد . به همین ترتیب سرعت های تولید بالاتر به منطقه
سرد کننده طویل تری احتیاج دارند . از این رو ، طول ستون ریسندگی ممکن
است به 10متر برسد .
با توجه به پائین بودن دمای ترانزیسیون ثانویه الیاف
الفینی از دمای اطاق ، تبلور الیاف نه تنها در سرد شدن در ستون ریسندگی
اولیه شکل می گیرد بلکه این فرآیند ممکن است بعداً هم روی بوبین ادامه
پیدا می کند بنابراین شرایط انجماد در ستون ریسندگی و همچنین شرایط نگهداری
بوبین پس از تولید ، تبلور الیاف الفینی را تحت تأثیر خود قرار می دهند
تعداد روزنه های رشته سازهای تولید کننده نخهای فیلامنتی ممکن است با توجه
فیلامنت های مورد احتیاج بین 150- 10 متغیر میباشد رشته سازهایی که برای
تولید الیاف به منظور بریده شدن و مورد استفاده قرار گرفتن به صورت کوتاه (
استیپل) به کار گرفته میشوند ممکن است تا 20000 روزنه داشته باشند
با توجه به سرعت تولید ، الیاف تولید شده ممکن است تا 6
برابر طول اولیه خود کشیده شوند تا خواص مکانیکی مطلوب را بدست آورند .
درجه کشش قابل کسب برای پلی پروپیلن پاراکریستالین بیشتر از پلی پروپیلن
منو کلینیک می باشد واین تفارت به مکانیک تغییر شکل مختلف برای ساختار منو
کلینیک پاراکریستالین ربط داده شده است .
پدیده های فیزیکی مهم در ذوب ریسی را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
-رفتار توده مذاب از نقطه نظر رئولوژی
-کاهش قطر جریان در روزنه رشته ساز
-سرمایش جریان
-تبلور وتشکیل ساختار لیف
با اعمال کشش به الیاف بعد از ریسندگی اولیه ، نظم داخلی
آنها افزایش یافته وتبلور بیشتری شکل می گیرد . با توجه به دمای تبدیل
شیشه ای پائین این نوع الیاف ، کشش آنها با سرعت کم به مقدار 3تا8 برابر
بدون گرمایش امکان پذیر است.
کشش الیاف بدون گرمایش به کشش سرد معروف است.برای افزایش
سرعت کشش ،الیاف پلی پروپیلن حرارت داده می شوند .کشش همراه با گرمایش به
کشش گرم معروف است.ساختار جدید بعد از کشش ، معمولاً با سرد نمودن الیاف
پایدار می گردد.
الیاف پلی پروپیلن با توجه به قیمت ارزانتر انها نسبت به الیاف دیگر برای
طیف گسترده ای از کاربرد ها مورد استفاده قرار گرفته اند .به عنوان مثال
،نخ کفپوش های از نوع تافتینگ،نخ خامه قالی ، الیاف کفپوشهای نمدی
،کاربردهای نساحی الیاف پلی پروپیلن را تشکیل می دهند.کاربردهای صنعتی پلی
پروپیلن را طناب، منسوجات کشاورزی و***** ، منسوجات عمرانی (کاربرد در
عمران)گونی ،توری وموارد دیگری تشکیل می دهند . برای کاربردهای صنعتی هم
از الیاف پلی اتیلن استفاده می شود
سبک بودن پلی اتیلن وپلی پروپیلن از آب وهمچنین عدم جذب
آب توسط این الیاف ودر نتیحه عدم تغییر در خواص مکانیکی انها بر اثر تماس
با رطوبت از خصوصیات بارز این دو نوع لیف در مقایسه با الیاف دیگر است.
الیاف الفینی علاوه بر داشتن نهایت خاصیت آبگریزی ،در مقابل تعداد زیادی از
اسیدهای غیر آلی ، بازها وحلال های آلی در دمای اطاق مقاوم باشند . این
خواص تا حدودی به وزن مولکولی بسیار بالای این الیاف مربوط می گردد.
سولفوریک ونیتریک اسید وهمچنین دیگر اسیدهای قوی در دماهای بالا قادر به
تخریب پلی الفین ها می باشند.پلی پروپیلن معمولی که به بازار عرضه می گردد
دارای مقدار زیادی مواد افزودنی می باشد .نمونه هایی از این مواد که به
منظور امکان پذیر ساختن تولید پلی پروپیلن به ان اضافه می گردند به قرار
زیر است :
ضد اسید
مواد ضد اسید مثل کلسیم ویا سدیم استئارت نقش خنثی سازی بقایای کاتالیست
مورد استفاده قرار گرفته در مرحله پلیمریزاسیون را به عهده دارند.در غیر
اینصورت امکان تشکیل اسید وجود دارد که می تواند مشکلاتی مثل اثر سوء بر
دستگاههای تبدیل را به همراه داشته باشد.
ضد اکسیداسیون
مواد ضد اکسیداسیون به عنوان محافظت از پلیمر در مقابل شکسته شدن
ماکرومولکول در حین تولید و بعد از آن مورد استفاده قرار می گیرند.فنل با
ممانعت فضایی نمونه ای از مواد ضد دی اکسیداسیون (آنتی اکسیدان )می باشد .
لازم به ذکر است که علیرغم به همراه داشتن این مواد افزودنی ،پلی پروپیلن
به عنوان اصلاح شده در نظر گرفته نمی شود.
علیرغم مزایای چشمگیر ، الیاف پلی پروپیلن دارای سه مشکل عمده در رابطه با کاربرد خود بصورت زیر می باشند :
الف : دمای ذوب نسبتاً پائین:
تفاوت زیاد بین دمای ذوب الیاف پلی پروپیلن و دیگر الیاف مثل پلی استر و
پلی آمید ، کاربرد وسیعتر پلی پروپیلن را محدود ساخته است .
ب : تخریب بر اثر اکسیداسیون
وجود پیوند C-H نوع سوم د رپلی پروپیلن تخریب آنرا بر اثر اکسیداسیون شدت
می بخشد . گرما ونور به عنوان یک کاتالیست برای واکنش اکسیداسیون عمل می
نماید . از این رو ، مقاومت کم الیاف پلی پروپیلن معمولی در مقابل نور و
گرما ، عیب بزرگی برای آنها بشمار می آید . جذب اکسیژن توسط این پلیمر ،
باعث شکستن ماکرومولکول و در نتیجه کاهش درجه پلیمریزاسیون بر اثر تشکیل
هیدروپراکسیدها در دمای بالا می باشد . به همین علت ، در پلیمریزاسیون آن
از مواد ضد اکسید کننده استفاده می شود.
از نقطه نظر تخریب بر اثر گرما ، پلی پروپیلن به علت دارا بودن کربن نوع
سوم در معرض خطر بیشتر نسبت به پلی اتیلن قرار دارد . نور خورشید هم از
طریق مکانیزم فتواکسیداسیون با اثری مشابه گرما باعث تخریب پلی الفین ها
می گردد . بخش ماورای بنفش نور خورشید نقش عمده ای در تخریب به عهده دارد .
الیاف ظریف سریعتر از الیاف ضخیم تحت تأثیر نور خورشید قرار می گیرند .
ج : عدم امکان رنگرزی با روشها متداول برای دیگر الیاف
همان طور که قبلاً گفته شد با توجه با عدم وجود گروههای قطبی در پلی
پروپیلن ، این لیف بدون اصلاح شدن قادر به قبول تعداد زیادی از رنگینه های
مختلف نبوده و رنگرزی نوع معمولی آن امروزه به کمک رنگرزی توده انجام می
شود .
برای کاهش کمبودهای پلی پروپیلن سعی شده است که این نوع لیف ترموپلاستیک با
توجه به هدف خاص اصلاح گردد . این اصلاح ممکن است که خواص دیگری را نیز
تحت تأثیر خود قرار دهد . اصلاحات برای بهبود و حتی کسب خصوصیات دیگر ممکن
است از طریق اصلاح شیمیایی پلیمر و یا اصلاح فیزیکی در مرحله تولید و یا
بعد از آن انجام شود.
پلی پروپیلن PP (Polypropylene)
ساختار:
مونومر: پروپیلن
حلال: تولوئن (Toluene)
دانسیته: 0.85 تا 0.92 g/cm[SUP]3[/SUP]
دمای ذوب (Tm): برابر با 173 درجه سانتی گراد
دمای انتقال شیشه ای (Tg): برابر با 17– درجه سانتی گراد
کد بازیافت (Recycle Code):
ویژگی های اشتعال (روش شناسایی آسان):
[*=right] در شعله می سوزد و بعد از حذف شعله همچنان به سوختن ادامه می دهد.
[*=right] شعله زرد با پایه آبی دارد.
[*=right] تقریبأ بدون دود می سوزد.
[*=right] به راحتی در شعله چکه می کند.
[*=right] بوی سوختن آن شبیه روغن در حال سوختن است.
چگونگی تولید: پلی پروپیلن (PP) با پلیمریزاسیون گاز پروپیلن تولید می شود. هزینه مواد اولیه آن نیز مانند پلی اتیلن پائین است. تفاوت مولکول PP با PE تنها در یک اتم کربن اضافی در مونومر گازی می باشد که این ساختمان متفاوت مونومر اولیه سبب ایجاد شاخه های جانبی یکنواخت تر می شود که در نتیجه آن، ماده حاصل دارای خواص فیزیکی و شیمیایی یکنواخت تری است.
حضور گروه متیل (CH3) در زنجیره پلیمر سبب محدود شدن چرخش زنجیره اصلی و در نتیجه کاهش انعطاف پذیری و افزایش استحکام می گردد.
این محصول در سال 1957 به صورت تجاری به بازار عرضه شد. این پلیمر در درجه حرارت 55 تا 85 درجه سانتی گراد و در فشاری بین 25 تا 40 اتمسفر تولید می شود.
این پلیمر دارای مقاومت حرارتی عالی تا درجه حرارت 120 درجه سانتی گراد است و در دمای 174 درجه سانتی گراد ذوب می شود.
پلی پروپیلن به دو صورت کو پلیمر و همو پلیمر تولید می شود. به کمک کو پلیمریزاسیون و کاتالیزور و وزن مولکولی می توان خواص PP را کنترل کرد.
همو پلیمر PP بر اساس منظم بودن یا تصادفی بودن گروه متیل جانبی به سه دسته ایزوتاکتیک (Isotactic)، سیندیو تاکتیک (Syndiotactic) و اتاکتیک (Atactic) تقسیم می شود.
این پلیمر دارای مقاومت حرارتی عالی تا درجه حرارت 120 درجه سانتی گراد است و در دمای 174 درجه سانتی گراد ذوب می شود.
پلی پروپیلن به دو صورت کو پلیمر و همو پلیمر تولید می شود. به کمک کو پلیمریزاسیون و کاتالیزور و وزن مولکولی می توان خواص PP را کنترل کرد.
همو پلیمر PP بر اساس منظم بودن یا تصادفی بودن گروه متیل جانبی به سه دسته ایزوتاکتیک (Isotactic)، سیندیو تاکتیک (Syndiotactic) و اتاکتیک (Atactic) تقسیم می شود.
ساختار مولکولی منظم همو پلیمر PP (ایزوتاکتیک) خواص بهتری نشان می دهد و کاربرد های بیشتری دارد، ساختار مولکولی همو پلیمر PP (سیندیو تاکتیک) به صورت یک در میان است و ساختار مولکولی تصادفی همو پلیمر PP (اتاکتیک) به صورت ماده ای صمغی شکل است که کاربرد های محدودی مثلاً در بعضی چسب ها دارد.
بلورینگی PP از PE کمتر و تولید آن به صورت آمورف آسان تر است. شفافیت PP با افزودن عوامل هسته زا (Nucleating Agent) قابل کنترل است یعنی با افزودن این عوامل ابعاد بلور ها کنترل شده و بلور ها تا اندازه ای رشد می کنند که طول آنها از طول موج نور کمتر باشند تا بتوانند به راحتی نور را از خود عبور دهند.
کو پلیمریزاسیون PP با اتیلن باعث می شود نظم زنجیر کمتر شود، در نتیجه بلورینگی کاهش می یابد که این خود باعث می شود تا شفافیت بهبود پیدا کند، در این صورت دمای ذوب کاهش و انعطاف پذیری نیز می یابد.
فیلم های PP به دو شکل جهت یافته و جهت نیافته تولید و استفاده می شوند.
جهت یافته کردن (Orienting) پلیمر PP باعث افزایش استحکام، سختی، نفوذ ناپذیری در مقابل روغن و رطوبت و مقاومت در دماهای پائین، شفافیت و سطح صیقلی می شود اما سیل حرارتی را کاهش می دهد که این مشکل را نیز می توان با روکش دهی با یک فیلم قابل سیل مثلاً PE, PVDC, EVA حل کرد.
مزایا: پایداری ابعادی و مقاومت به رطوبت، مقاومت در برابر ترکِ تنشی، استحکام کششی زیاد، خواص الکتریکی و عایقی خوب، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر حلال های آلی در دماهای پائین
معایب: 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)، حلال در بنزن، بنزین، الکل
دیگر خواص: لغزندگی و لیزی سطح خارجی، چگالی کم، مقاومت در برابر جریان سرد، تغییر شکل کم در دماهای بالا
کاربرد ها: فیلم های بسته بندی در انواع فیلم های جهت یافته مانند BOPP و OPP و CPP که برای بسته بندی تنقلات و شیرینی و شکلات و چیپس و پفک و بیسکوییت و ماکارونی و امثال آنها استفاده می شود، فیلم های جهت نیافته مانند فیلم های جمع شدنی حرارتی (Heat Shrinkable)، فیلم های پایدار حرارتی (Heat Stabilized)، فیلم های مات سفید رنگ، الیاف (نخ های قالیبافی و کیسه های بافته شده)، بطری ها، محفظه ها، بسته بندی وسایل، در پزشکی در پروتز ها و مفاصل پلاستیکی و نخهای بخیه، سرنگ های پزشکی، قالب گیری های تزریقی جداره نازک مانند ظروف بستنی و کره و ماست و ... و قالب گیری های دمشی.
صورت یک پلیمر خطی تهیه می گردند و به اختصار پ-پ نامیده می شوند بعد از
پیدا شدن کاتالیست زیگلرناتا تولید شدند این کاتا لیست تولید پلی پروپیلن
ایزو تاکتیک که قادر به متبلور شدن می باشد را امکان پذیر ساخت .
این الیاف در سال 1960در ایتالیا با نام تجاری مراکلون
به صورت صنعتی تولید شده وبه بازار عرضه گردیدند . خصوصیات پروپیلن باعث
رشد سریع آن در سطح بین المللی گردید وبعد از مدتی نسبتاً کوتاه ، پلی
پروپیلن توانست از نظر مقدار تولید ، چهارمین مقام را بعد از پلی استر ،
نایلون وآکریلیک کسب نماید .
عدم امکان رنگررزی الیاف پروپیلن به روشهای متداول برای دیگر الیاف ، باعث جلو گیری از رشد بیشتر این لیف مصنوعی گردیده است.
الیاف و نخ های نواری که دو کاربرد پلی پروپیلن را تشکیل
می دهند نسبتاً به آسانی به روش ذوب ریسی تهیه می گردند و آسان بودن تولید
این نوع الیاف و پائین بودن هزینه تولید استقبال بسیار گستردهای از آن را
به همراه داشته است . با بکار گیری مواد بالا برنده مقاومت در مقابل اشعه
ماوراء بنفش سعی شده است عیب کم بودن مقاومت پلی پروپیلن در مقابل این
اشعه مرتفع گردد.
پلی پروپیلن دارای دمای ذوب بالا تر (175-165درجه
سانتیگراد)در مقایسه با پلی اتیلن می باشد . از نقطه نظر استحکام ومقاومت
در مقابل سایش ،پلی پروپیلن با پلی اتیلن تفاوت زیاد ندارد .
همانطور که گفته شد پلی پروپیلن هم مثل پلی اتیلن با
روش های معمول قابل رنگرزی نبوده و به روش رنگرز ی توده که در آن قبل از
تشکیل الیاف ، به پلیمر مذاب اضافه می شود رنگرزی می گردد.
لازم به ذکراست که الیاف الفینی اصلاح شده به روش شیمیایی که قادر به رنگرزی شدن با روشهای معمولی می باشند تولید شده اند .
به عنوان مثال پلی پروپیلن حاوی پلی ونیل پیریدین به صورت
پخش شده ویا ونیل پیریدین که جزئی ماکرو مولکول را تشکیل می دهد با
رنگینه های اسیدی قابل رنگرزی است و به هر حال قیمت تمام شده این نوع الیاف
باعث گردیده است که از رنگرزی توده به عنوان مهم ترین روش برای رنگرزی
این نوع الیاف استفاده گردد.
تولید الیاف پلی پروپیلن
ماده اولیه تولید الیاف پلی پروپیلن را پروپیلن(3CH2=CHCH)تشکیل می دهد که
به صورت یک تولید جانبی در تولید اتیلن به روش شکستن مولکول نفت درصنعت
پتروشیمی شکل می گیرد .گازهای مابع حاوی پروپیلن ، دیگر ماده این منبع را
تشکیل می دهند .
پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار
نسبتاً ملایم ودر حضور کاتالیست معروف زیگلر – ناتا انجام می شود . وجود
این کاتالیست ، پلیمری به صورت ایزوتاکتیک را تشکیل می دهد که قادر به
متبلور شدن تا حدود 90 درصد می باشد .
دیگر فرمهای آتاکتیک وسیندو تاکتیک پلی پروپیلن دارا ی
خواص مناسب جهت تشکیل الیاف نمی باشند . با توجه به شرایط سرد شدن ،
ساختار بلورین پلی پروپیلن دو شکل متفاوت پیدا میکند . چنانچه پلی پروپیلن
مذاب سریعاً سرد گردد ، ساختار بلورین پایدار که پاراکریستالین و یاسمکتیک
نام دارد شکل می گیرد .
چنانچه پلی پرو پیلن مذاب به آرامی سرد گردد . ساختار
بلورین معروف به منوکلینیک بوجود می آید.حرارت دادن پلی پروپیلن ازنوع
پاراکریستالین به بیش از 80 درجه سانتیگراد باعث تغییر ساختار بلورین آن به
شگل منوکلینیک می گردد
در الیاف پلی الفینی ،پیوندهای شیمیایی ویونی بین ماکرو
مولکول های پلی پروپیلن وجود نداشته ونیرو های بین زنجیره ای به نیرو های
واندروالس محدودمی گردند . ازاین رو برای کسب خواص فیزیکی مناسب با وزن
مولکولی الیاف پلی الفینی در مقایسه با الیاف دیگر بالاتر انتخاب گردد.
با توجه به سرعت تولید و دمای پلیمر مذاب ، سرعت سرد شدن
وکشش بعد از تولید ، الیاف پلی پروپیلن ازنظر جهت گیری بلورهای خود نسبت
به محور لیف با یکدیگر تفاوت دارند و افزایش سرعت ریسندگی اولیه واعمال
کشش بعد از تولید ، جهت گیری بلورها رادر جهت محور لیف افزایش می دهد.
پلیمریزاسیون پروپیلن به سه روش امکان پذیر می باشد . در
روش تعلیق که یک روش کلاسیک بحساب می آید پروپیلن در یک محیط رقیق کننده
که معمولاً یک هیدرو کربن آلیفاتیک می باشد پلیمریزه می گردد مکمل این روش
، پلیمریزاسیون فاز گاز می باشند.
شدر ذوب ریسی پلی پروپیلن ، مشابه دیگر الیاف ترموپلاستیک
مثل پلی استر وپلی امید ، وزن مولکولی متوسط ، توزیع وزن مولکولی و
همچنین شاخص جریان توده پلیمری مذاب (MFI) وخصوصیات الیاف تولید شده را
تحت تأثیر خود قرار می دهند . بطور کلی افزایش وزن مولکولی پلیمر ، افزایش
استحکام الیاف تولید شده را به همراه دارد.
برای الیاف پلی پروپیلن که به منظور مصرف در صنعت نساجی
تولید می گردندوزن مولکولی متوسط و برای الیاف پلی پروپیلن با استحکام
زیاد که به عنوان الیاف با کارایی بالا تولید می کردند وزن مولکولی بالا
انتخاب می گردد .
باتوجه به مربوط بودن شاخص جریان مذاب و وزن مولکولی
متوسط به یکدیگر ، شاخص جریان مذاب مناسب درتولید الیاف نساجی 25-15 گرم
بر10 دقیقه وبرای الیاف باکارایی بالا 5-3 گرم بر10 دقیقه ذکرشده است
آزمایشات نشان داده است که محدوده کوچکتر توزیع وزن
مولکولی پلیمر ، به قابلیت ریسندگی اولیه بهتر ، کمک می نماید . باتوجه به
بالابودن وزن مولکولی پلی پروپیلن که افزایش ویسکوزیته توده مذاب در
ریسندگی اولیه آنرا به همراه دارد ، دمای پلی پروپیلن مذاب درریسندگی اولیه
آنها70 تا120درجه بیش از دمای پلیمربوده ودرمحدوده 230 تا 280 درجه
سانتیگراد انتخاب می گردد . شکل زیر ذوب ریسی رابه صورت شماتیک نشان می
دهد
دراین روش پلیمربه صورت گرانول از تغذیه کننده (هاپر) وارد مارپیچی ذوب کننده شده بر اثر گرمایش توسط مارپیچی ذوب می گردد
. پلیمر مذاب سپس به کمک پمپ تغذیه از طریق ***** به
رشته ساز تغذیه شده وپس از خروج از روزنه های رشته ساز تحت تاثیر نیروی
کششی قرار می گیرد و با از دست دادن گرما به محیط خود جامد گردیده وسر
انجام روی بسته ای پیچیده شده ویا آنکه به صورت مداوم به بخشی دیگر از خط
تولید نهایی تغذیه می گردد .
از آنجایی که پلی پرو پلین دارای گرمای ویژه بالا
(KJ/Kg-K2-6/1) وضریب هدایتی کم (J/m.s.k3/0-1/0) می باشد ، لذا طول منطقه
سرد کننده بعد از رشته ساز در مقایسه با الیافی مثل نایلون ویا پلی استر ،
باید طویل تر انتخاب گردد . به همین ترتیب سرعت های تولید بالاتر به منطقه
سرد کننده طویل تری احتیاج دارند . از این رو ، طول ستون ریسندگی ممکن
است به 10متر برسد .
با توجه به پائین بودن دمای ترانزیسیون ثانویه الیاف
الفینی از دمای اطاق ، تبلور الیاف نه تنها در سرد شدن در ستون ریسندگی
اولیه شکل می گیرد بلکه این فرآیند ممکن است بعداً هم روی بوبین ادامه
پیدا می کند بنابراین شرایط انجماد در ستون ریسندگی و همچنین شرایط نگهداری
بوبین پس از تولید ، تبلور الیاف الفینی را تحت تأثیر خود قرار می دهند
تعداد روزنه های رشته سازهای تولید کننده نخهای فیلامنتی ممکن است با توجه
فیلامنت های مورد احتیاج بین 150- 10 متغیر میباشد رشته سازهایی که برای
تولید الیاف به منظور بریده شدن و مورد استفاده قرار گرفتن به صورت کوتاه (
استیپل) به کار گرفته میشوند ممکن است تا 20000 روزنه داشته باشند
با توجه به سرعت تولید ، الیاف تولید شده ممکن است تا 6
برابر طول اولیه خود کشیده شوند تا خواص مکانیکی مطلوب را بدست آورند .
درجه کشش قابل کسب برای پلی پروپیلن پاراکریستالین بیشتر از پلی پروپیلن
منو کلینیک می باشد واین تفارت به مکانیک تغییر شکل مختلف برای ساختار منو
کلینیک پاراکریستالین ربط داده شده است .
پدیده های فیزیکی مهم در ذوب ریسی را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
-رفتار توده مذاب از نقطه نظر رئولوژی
-کاهش قطر جریان در روزنه رشته ساز
-سرمایش جریان
-تبلور وتشکیل ساختار لیف
با اعمال کشش به الیاف بعد از ریسندگی اولیه ، نظم داخلی
آنها افزایش یافته وتبلور بیشتری شکل می گیرد . با توجه به دمای تبدیل
شیشه ای پائین این نوع الیاف ، کشش آنها با سرعت کم به مقدار 3تا8 برابر
بدون گرمایش امکان پذیر است.
کشش الیاف بدون گرمایش به کشش سرد معروف است.برای افزایش
سرعت کشش ،الیاف پلی پروپیلن حرارت داده می شوند .کشش همراه با گرمایش به
کشش گرم معروف است.ساختار جدید بعد از کشش ، معمولاً با سرد نمودن الیاف
پایدار می گردد.
الیاف پلی پروپیلن با توجه به قیمت ارزانتر انها نسبت به الیاف دیگر برای
طیف گسترده ای از کاربرد ها مورد استفاده قرار گرفته اند .به عنوان مثال
،نخ کفپوش های از نوع تافتینگ،نخ خامه قالی ، الیاف کفپوشهای نمدی
،کاربردهای نساحی الیاف پلی پروپیلن را تشکیل می دهند.کاربردهای صنعتی پلی
پروپیلن را طناب، منسوجات کشاورزی و***** ، منسوجات عمرانی (کاربرد در
عمران)گونی ،توری وموارد دیگری تشکیل می دهند . برای کاربردهای صنعتی هم
از الیاف پلی اتیلن استفاده می شود
سبک بودن پلی اتیلن وپلی پروپیلن از آب وهمچنین عدم جذب
آب توسط این الیاف ودر نتیحه عدم تغییر در خواص مکانیکی انها بر اثر تماس
با رطوبت از خصوصیات بارز این دو نوع لیف در مقایسه با الیاف دیگر است.
الیاف الفینی علاوه بر داشتن نهایت خاصیت آبگریزی ،در مقابل تعداد زیادی از
اسیدهای غیر آلی ، بازها وحلال های آلی در دمای اطاق مقاوم باشند . این
خواص تا حدودی به وزن مولکولی بسیار بالای این الیاف مربوط می گردد.
سولفوریک ونیتریک اسید وهمچنین دیگر اسیدهای قوی در دماهای بالا قادر به
تخریب پلی الفین ها می باشند.پلی پروپیلن معمولی که به بازار عرضه می گردد
دارای مقدار زیادی مواد افزودنی می باشد .نمونه هایی از این مواد که به
منظور امکان پذیر ساختن تولید پلی پروپیلن به ان اضافه می گردند به قرار
زیر است :
ضد اسید
مواد ضد اسید مثل کلسیم ویا سدیم استئارت نقش خنثی سازی بقایای کاتالیست
مورد استفاده قرار گرفته در مرحله پلیمریزاسیون را به عهده دارند.در غیر
اینصورت امکان تشکیل اسید وجود دارد که می تواند مشکلاتی مثل اثر سوء بر
دستگاههای تبدیل را به همراه داشته باشد.
ضد اکسیداسیون
مواد ضد اکسیداسیون به عنوان محافظت از پلیمر در مقابل شکسته شدن
ماکرومولکول در حین تولید و بعد از آن مورد استفاده قرار می گیرند.فنل با
ممانعت فضایی نمونه ای از مواد ضد دی اکسیداسیون (آنتی اکسیدان )می باشد .
لازم به ذکر است که علیرغم به همراه داشتن این مواد افزودنی ،پلی پروپیلن
به عنوان اصلاح شده در نظر گرفته نمی شود.
علیرغم مزایای چشمگیر ، الیاف پلی پروپیلن دارای سه مشکل عمده در رابطه با کاربرد خود بصورت زیر می باشند :
الف : دمای ذوب نسبتاً پائین:
تفاوت زیاد بین دمای ذوب الیاف پلی پروپیلن و دیگر الیاف مثل پلی استر و
پلی آمید ، کاربرد وسیعتر پلی پروپیلن را محدود ساخته است .
ب : تخریب بر اثر اکسیداسیون
وجود پیوند C-H نوع سوم د رپلی پروپیلن تخریب آنرا بر اثر اکسیداسیون شدت
می بخشد . گرما ونور به عنوان یک کاتالیست برای واکنش اکسیداسیون عمل می
نماید . از این رو ، مقاومت کم الیاف پلی پروپیلن معمولی در مقابل نور و
گرما ، عیب بزرگی برای آنها بشمار می آید . جذب اکسیژن توسط این پلیمر ،
باعث شکستن ماکرومولکول و در نتیجه کاهش درجه پلیمریزاسیون بر اثر تشکیل
هیدروپراکسیدها در دمای بالا می باشد . به همین علت ، در پلیمریزاسیون آن
از مواد ضد اکسید کننده استفاده می شود.
از نقطه نظر تخریب بر اثر گرما ، پلی پروپیلن به علت دارا بودن کربن نوع
سوم در معرض خطر بیشتر نسبت به پلی اتیلن قرار دارد . نور خورشید هم از
طریق مکانیزم فتواکسیداسیون با اثری مشابه گرما باعث تخریب پلی الفین ها
می گردد . بخش ماورای بنفش نور خورشید نقش عمده ای در تخریب به عهده دارد .
الیاف ظریف سریعتر از الیاف ضخیم تحت تأثیر نور خورشید قرار می گیرند .
ج : عدم امکان رنگرزی با روشها متداول برای دیگر الیاف
همان طور که قبلاً گفته شد با توجه با عدم وجود گروههای قطبی در پلی
پروپیلن ، این لیف بدون اصلاح شدن قادر به قبول تعداد زیادی از رنگینه های
مختلف نبوده و رنگرزی نوع معمولی آن امروزه به کمک رنگرزی توده انجام می
شود .
برای کاهش کمبودهای پلی پروپیلن سعی شده است که این نوع لیف ترموپلاستیک با
توجه به هدف خاص اصلاح گردد . این اصلاح ممکن است که خواص دیگری را نیز
تحت تأثیر خود قرار دهد . اصلاحات برای بهبود و حتی کسب خصوصیات دیگر ممکن
است از طریق اصلاح شیمیایی پلیمر و یا اصلاح فیزیکی در مرحله تولید و یا
بعد از آن انجام شود.
