Co může korodovat polypropylen?

Polypropylen (PP) je pevný a tuhý, krystalický termoplastický polymer odvozený z monomerního propylenu. Polypropylen je lineární uhlovodíkový polymer. Polypropylen má chemický vzorec (C₃H₆)n. Dnes je polypropylen jedním z nejlevnějších dostupných plastů.

Polypropylen patří do skupiny polyolefinů a je jedním ze tří nejčastěji používaných polymerů. Ze všech volně ložených plastů má polypropylen nejnižší hustotu.

Polypropylen se v praxi používá jak ve formě plastu, tak ve formě vlákna v následujících oblastech:

– automobilový průmysl;
– konstrukce (potrubí atd.);
– výroba spotřebního zboží;
– balíček;
– výroba nábytku.

Druhy polypropylenu

Dva hlavní typy polypropylenu dostupné na trhu jsou homopolymery (homopolymery) a sopokopolymerní třídy materiálu.

– Homopolymer polypropylen je nejrozšířenějším typem tohoto polymeru pro všeobecné použití. Homopolymerní polypropylenová molekula se skládá pouze z propylenových jednotek a samotný materiál je v částečně krystalizujícím pevném stavu. Tento materiál se používá především při výrobě obalů, textilií, lékařských výrobků, trubek, automobilových součástek a elektrických součástek.

– Kopolymery polypropylenu se dělí na náhodný-kopolymery (propylen statistický kopolymer) a блок-kopolymery, které se získávají kopolymerací propenu a ethenu.

) Náhodný kopolymer propylen se získává jako výsledek společné kopolymerace ethenu a propenu. Mezi molekuly tohoto polymeru patří ethenové jednotky (obvykle do 6 % hmotnosti), které jsou náhodně distribuovány podél polymerního řetězce. Takové polymery se vyznačují vysokou flexibilitou a optickou průhledností, což umožňuje jejich použití k získání průhledných produktů a komponent s dobrým vzhledem.

b) V řetězcích blokový kopolymer propylen obsahuje větší počet ethenových jednotek (5–15 %). Komonomerní jednotky jsou uspořádány pravidelně podél polymerního řetězce (ve formě bloků). Díky tomuto pravidelnému uspořádání článků se termoplastický materiál stává pevnějším a méně křehkým ve srovnání s kopolymerem rand propylenu. Takové polymery jsou vhodné pro aplikace, kde je třeba komponentům poskytnout vysokou pevnost, jako jsou průmyslové aplikace.

– Kopolymer propylenu odolný proti nárazu (Polypropylen, Impact Copolymer) je směs homopolymerního polypropylenu a náhodného kopolymeru propylenu. Nárazuvzdorný propylenový kopolymer obsahuje 45–65 % ethylenových jednotek. Používá se k výrobě výrobků s vysokou rázovou houževnatostí. Nárazuvzdorné kopolymery se používají především v obalech, součástech spotřebičů, fóliích a trubkách, stejně jako v automobilovém průmyslu a průmyslu elektrospotřebičů.

Hlavními dodavateli polypropylenu jsou Borealis, ExxonMobil Chemical, LyondellBasell, SABIC, SIBUR atd.

Srovnání homopolymeru polypropylenu a kopolymeru polypropylenu

Homopolymer polypropylen vyznačující se vysokou měrnou pevností, tuhostí a trvanlivostí ve srovnání s kopolymerními třídami polypropylenu. Tyto vlastnosti v kombinaci s vysokou chemickou odolností a svařitelností umožňují použití materiálu při výrobě mnoha korozivzdorných konstrukcí.

Kopolymer polypropylen vyznačující se větší měkkostí, ale také vyšší rázovou houževnatostí, pevností a trvanlivostí ve srovnání s homopolymerem propylenu. Materiál má vyšší odolnost proti praskání a pevnost při nízkých teplotách ve srovnání s homopolymerem. Ve všech ostatních vlastnostech je homopolymer mírně lepší než kopolymer propylenu.

Homopolymerní a kopolymerní třídy polypropylenu lze použít v téměř stejných aplikacích. Je to proto, že mají mnoho podobných vlastností. Při výběru konkrétní značky polypropylenu ze dvou uvedených materiálů proto velmi často vystupují do popředí netechnická kritéria.

Vlastnosti a výhody polypropylenu

1. Teplota tání polypropylenu je:
– homopolymer: 160–165 °C;
– kopolymer: 135–159 °C.

2. Polypropylen je jedním z nejlehčích polymerů ze všech standardních plastů. Tato vlastnost umožňuje jeho použití při výrobě lehkých konstrukcí.

– Homopolymer: 0,904–0,908 g/cm 3 ;
– náhodný kopolymer: 0,904–0,908 g/cm 3 ;
– Kopolymer odolný proti nárazu: 0,898–0,900 g/cm 3 .

3. Chemická odolnost

– Polypropylen se vyznačuje velmi vysokou odolností vůči zředěným a koncentrovaným kyselinám, alkoholům a zásadám.

– Polypropylen má dobrou odolnost vůči aldehydům, esterům, alifatickým uhlovodíkům a ketonům.

– Polypropylen se vyznačuje omezenou odolností vůči aromatickým a halogenovaným uhlovodíkům a oxidačním činidlům.

4. Polypropylen je vysoce hořlavý materiál.

5. Polypropylen si zachovává mechanické a dielektrické vlastnosti i při zvýšených teplotách, v podmínkách vysoké vlhkosti a dokonce i při ponoření do vody. Polypropylen je voděodolný.

6. Polypropylen je vysoce odolný vůči praskání způsobenému namáháním.

7. Polypropylen se vyznačuje nízkou citlivostí na mikroorganismy (bakterie, houby atd.).

8. Polypropylen má dobrou odolnost vůči parní sterilizaci.

Pro zlepšení fyzikálních a/nebo mechanických vlastností mohou být do polypropylenu přidány polymerní přísady, jako jsou zjasňovače, retardéry hoření, skleněná vlákna, minerální plniva, elektricky vodivá plniva, maziva, pigmenty atd.

Například: polypropylen se vyznačuje nízkou odolností vůči UV záření, proto se do něj často zavádějí světelné stabilizátory ve formě bráněných aminů. To umožňuje zvýšit životnost materiálu ve srovnání s neupraveným polypropylenem.

Pro zlepšení výkonnostních charakteristik a zlepšení zpracovatelnosti se navíc do polypropylenu přidávají plniva (jíl, mastek, uhličitan vápenatý atd.) a zpevňující přísady (skleněná vlákna, uhlíková vlákna atd.).

Díky výraznému zlepšení výkonu (nová aditiva a plniva, stejně jako nové polymerační procesy a nové metody míchání) je polypropylen stále více vnímán nikoli jako levný materiál, ale jako vysoce výkonný polymer, který lze použít jako alternativu k tradičním technické plasty a někdy i kovy (například třídy PP vyztužené dlouhými skelnými vlákny).

Nevýhody polypropylenu

– Nízká odolnost proti UV záření, nárazu a prasknutí.
– Vysoká křehkost při teplotách pod -20 °C
– Nízká maximální provozní teplota (90–120 °C)
– Působí na oxidující kyseliny, rychle bobtná v chlorovaných rozpouštědlech a aromatických látkách
– Odolnost proti tepelné destrukci výrazně ovlivňuje přítomnost kontaktu materiálu s kovy
– Změna rozměrů výrobků po lisování v důsledku procesu krystalizace. Tento problém lze vyřešit přidáním nukleačních činidel
– Špatná přilnavost barev

Oblasti použití polypropylenu

Polypropylen je široce používán v různých oblastech díky své vysoké chemické odolnosti a dobré svařitelnosti.

1. Výroba obalů: dobré bariérové vlastnosti, vysoká pevnost, dobrá kvalita povrchu a nízká cena umožňují použití polypropylenu při výrobě obalů.

) Flexibilní balení: PP fólie mají dobré optické vlastnosti a nízkou propustnost pro vodní páru, což umožňuje jejich použití pro balení potravin. Polypropylen se také používá k výrobě teplem smrštitelných fólií, fólií pro elektronický průmysl, fólií pro tisk grafiky, prvků jednorázových plen, čepic atd. PP fólie se získávají buď ve formě flat-slot fólií (Cast Film) nebo ve formě biaxiálně orientovaných polypropylenových fólií (BOPP).

b) Pevné balení: Polypropylen je vyfukován do nádob (krabiček), lahví a nádob. Pro balení potravin se běžně používají tenkostěnné polypropylenové nádoby.

2. Spotřební zboží: Polypropylen se používá při výrobě některých součástí domácích spotřebičů a spotřebního zboží, zejména průhledných dílů, předmětů pro domácnost, nábytku, spotřebičů, hraček atd.

3. Automobilový průmysl: Pro svou nízkou cenu, dobré mechanické vlastnosti a dobrou zpracovatelnost je polypropylen široce používán při výrobě automobilových komponentů. Materiál se používá zejména při výrobě krytů baterií, van, nárazníků, bočních lišt, prvků vnitřního obložení, přístrojových panelů a prvků obložení dveří. Důležitými vlastnostmi PP, které umožňují jeho použití v automobilovém průmyslu, jsou také nízký koeficient lineární tepelné roztažnosti, nízká měrná hmotnost, vysoká chemická odolnost, dobrá odolnost proti povětrnostním vlivům, zpracovatelnost a poměr houževnatosti k tvrdosti.

4. Vlákna a tkaniny: Velké množství PP se používá v segmentu vláken a tkanin. PP vlákna se používají při výrobě pásků (získaných řezáním fólií), pásů, pásů, volně ložených nekonečných vláken, staplových vláken, spunbond materiálu a nekonečných vláken. Lana, lana a motouzy vyrobené z PP mají vysokou pevnost a odolnost proti vlhkosti, což umožňuje jejich použití při stavbě lodí.

5. Medicína: Polypropylen se používá při výrobě různých zdravotnických produktů díky své vysoké chemické a bakteriální odolnosti. Lékařské druhy PP jsou navíc vysoce odolné vůči parní sterilizaci. Jednorázové injekční stříkačky jsou nejtypičtějším zdravotnickým výrobkem vyrobeným z polypropylenu. Materiál se také používá k výrobě lékařských zkumavek, součástí diagnostických přístrojů, Petriho misek, lahviček na intravenózní infuze, lahviček na vzorky, nádob na potraviny, koupelí, nádob na pilulky atd.

6. Průmysl: Polypropylenové desky jsou široce používány v průmyslové oblasti pro výrobu kyselinových a chemických nádob, fólií, trubek, opakovaně použitelných přepravních obalů (RTP) atd. To je způsobeno tím, že materiál má vysokou pevnost v tahu, odolnost vůči zvýšeným teplotám a odolnost proti korozi.

Srovnání polyethylenu a polypropylenu

Monomerem pro výrobu polypropylenu je propylen

Lze získat ve formě opticky průhledného materiálu

Má nižší hustotu (lehčí materiál)

PP je vysoce odolný proti praskání, kyselinám, organickým rozpouštědlům a elektrolytům

Má vysoký bod tání a dobré dielektrické vlastnosti

PP je netoxický materiál

Ve srovnání s polyethylenem má vyšší tuhost a odolnost vůči chemikáliím a organickým rozpouštědlům

PP se vyznačuje vyšší tuhostí ve srovnání s polyethylenem

Monomerem pro výrobu polyethylenu je ethylen

Lze získat pouze ve formě průsvitného, matného materiálu

Jeho fyzikální vlastnosti mu umožňují lépe odolávat účinkům nízkých teplot, zejména při výrobě ukazovátek

PE má dobré elektroizolační vlastnosti

Materiál má dobrou odolnost proti oblouku

Polyethylen má ve srovnání s polypropylenem vysokou pevnost

Jak se vyrábí polypropylen?

Polypropylen jako první získali polymerací německý chemik Karl Rehn a italský chemik Giulio Natta. Tito vědci získali krystalický izotaktický polypropylen v roce 1954. Po tomto objevu velmi brzy, v roce 1957, začala být polypropylen v průmyslovém měřítku syntetizována italskou firmou Montecatini.

Synditactic polypropylen byl také poprvé syntetizován Nattou a spolupracovníky. V současné době se polypropylen vyrábí polymerací monomerního propenu (nenasycená organická sloučenina s chemickým vzorcem C₃H₆) v přitomnosti:

katalyzátory Ziegler-Natta;
metalocenové katalyzátory.

Během polymerace mohou vzniknout tři různé struktury polypropylenových řetězců (v závislosti na umístění methylových substituentů):

ataktický PP (aPP) – neuspořádané uspořádání methylových skupin (CH3) podél molekulárního řetězce;
izotaktický PP (iPP) – methylové skupiny jsou umístěny na jedné straně uhlíkového řetězce;
syndiotaktický PP (sPP) – methylové skupiny jsou uspořádány střídavě vzhledem k uhlíkovému řetězci.

Podmínky zpracování polypropylenu

Polypropylen lze zpracovat na výrobky téměř jakýmkoliv způsobem zpracování. Nejtypičtějšími způsoby zpracování polypropylenu jsou: vstřikování, vytlačování vyfukování, vytlačování pro všeobecné použití.

1. Vstřikování
– Teplota taveniny: 200–300 °C
– Teplota formy: 10–80 °C
– Při správném skladování není nutné materiál před zpracováním sušit
– Při vysokých teplotách formy se zvyšuje úroveň lesku a zlepšuje se vzhled výsledných produktů
– Stupeň smrštění materiálu ve formě se pohybuje od 1,5 do 3 %, v závislosti na podmínkách zpracování, reologických vlastnostech polymeru a tloušťce stěny lisovaného výrobku

2. Vytlačování (potrubí, foukané a ploché fólie, izolace kabelů a vodičů atd.)
– Teplota taveniny: 200–300 °C
– Kompresní poměr materiálu: 3:1
– Teplota materiálu válce: 180–205 °C
– Předsušení: není nutné. Recyklovatelný materiál musí být sušen 3 hodiny při 105-110°C (221-230°F)

3. Vyfukování (vytlačování s následným vyfukováním)
4. Lisování (lisování)
5. Rotační lisování
6. Vstřikování vyfukováním
7. Extruzní vyfukování
8. Orientované vstřikování vyfukováním
9. Univerzální vytlačování

Expandovaný polypropylen (PPF) lze také vyrobit speciálním procesem. Materiál lze snadno zpracovat vstřikováním a je široce používán v dávkových i kontinuálních procesech.

Recyklace polypropylenu

Všem plastům je přiřazen „Identifikační kód pryskyřice/Kód recyklace plastů“ na základě typu polymeru, který je v nich použit. Polypropylen má identifikační kód 5.

Plně 100% polypropylen lze recyklovat (recyklovat). Příklady výrobků vyrobených z recyklovaného polypropylenu (r-PP): kryty autobaterií, signální světla, kabely baterií, smetáky, kartáče, škrabky na led atd.

Proces recyklace polypropylenu typicky zahrnuje tavení odpadních plastů při 250 °C, aby se odstranily nečistoty z materiálu, pak odstranění zbývajících molekul ve vakuu a tuhnutí při přibližně 140 °C. Tento recyklovaný polypropylen lze smíchat s původním polypropylenem v množství až 50 %. Hlavní problém recyklace polypropylenu je spojen s velkým objemem spotřeby tohoto polymeru. Například v současné době se recykluje pouze přibližně 1 % použitých PP lahví. Pro srovnání, v současnosti je recyklováno 98 % použitých PET a HDPE lahví.

Polypropylen je bezpečný materiál, protože nemá významný dopad na lidské zdraví a nepůsobí na něj chemicky ani toxicky.

Polypropylen: výkonnostní charakteristiky

Polypropylen je jedním z nejuniverzálnějších používaných polymerů, který má vysoké mechanické vlastnosti.

Polypropylen má také dobrou chemickou a tepelnou odolnost. Některé z těchto vlastností umožnily polypropylenu nahradit polyethylen v některých aplikacích. Studiem všech vlastností polypropylenu, zejména mechanických, elektrických a chemických vlastností, si můžete vybrat ten správný materiál pro konkrétní aplikaci.

Vlastnosti

Hodnota ukazatele

Rozměrová stabilita (stabilita tvaru)

Součinitel teplotní lineární roztažnosti