Polypropylén
Polypropylén alebo polypropén (skratka PP alebo POP) je termoplastický polymér zo skupiny polyolefínov používaný v mnohých odvetviach vrátane potravinárstva, textilného priemyslu a laboratórneho vybavenia. Predáva sa pod obchodnými názvami Tipplen, Tatren atď.
| PP | |
|---|---|
 | |
| Hustota (g/cm³) | 0,95 (kryštalický) |
| 0,85 (amorfný) | |
| Teplota topenia (°C) | 173 |
| Teplota rozkladu (°C) | 286 |
| Teplotná rozťažnosť (1/K) | cca (100 – 180) · 10−6 |
| Špec. tep. kapacita (kJ/(kg.K)) | 1,70 – 1,90 |
| Absorpcia vody (%) | 0,03 |
| Koeficient trenia | 0,1 – 0,3 |
| Tvrdosť (Rockwell) | R80–R100 |
Polypropylén vyniká veľmi dobrou chemickou a mechanickou odolnosťou. Má pridelené medzinárodné identifikačné číslo pre plasty 5. V roku 2001 dosiahla ročná svetová produkcia polypropylénu 30 miliónov ton.
Dejiny
Polypropylén bol prvýkrát pripravený v roku 1951 J. P. Hoganom a Robertom Banksom. Priemyselná výroba začala v roku 1957 na základe prác Taliana Giulia Nattu v oblasti katalýzy polymerizačných reakcií (Ziegler—Natta katalyzátor). Expandovaný polypropylén (PP-E) sa začal vyrábať v 80. rokoch 20. storočia.
Chemické a fyzikálne vlastnosti
Väčšina komerčne využívaného polypropylénu má stupeň kryštalizácie medzi nízkotlakovým polyetylénom (HDPE) a vysokotlakovým polyetylénom (LDPE). Rovnako je to s modulom pružnosti (približne 1 450 N/mm²). Všeobecne platí, že polypropylén má lepšie fyzikálno-chemické vlastnosti než polyetylén. Nevýhodou polypropylénu je, že pri nízkych teplotách krehne. Použitelný je pri teplote do 100 °C až 110 °C, pri teplote 160 – 165 °C začína topenie kryštálov.
Polypropylén sa vyznačuje strednou mólovou hmotnosťou, umožňuje vytvárať veľké množstvo kopolymérov, čím je možné modifikovať jeho fyzikálno-chemické vlastnosti — často sa používajú napr. plnivá (mastenec, krieda, sklené vlákna). Hustota polypropylénu závisí od viacerých faktorov, najmä od stupňa kryštalizácie; pohybuje sa od 0,895 g/cm³ do 0,92 g/cm³ (ide v podstate o jeden z najľahších plastov).
Chemická odolnosť
Chemická odolnosť polypropylénu je závislá od teploty. Vyznačuje sa dobrou odolnosťou voči alkoholom, organickým rozpúšťadlám, olejom. Polypropylén sa dobre rozpúšťa v xylénoch, tetrahydronaftaléne a dekalíne. Fyziologicky je indiferetný, preto sa používa aj na výrobu chirurgických nití a obalov na potraviny.
V nasledujúcej tabuľke je uvedená odolnosť polypropylénu voči niektorým druhom látok pri teplote cca 20 °C:
| Trieda zlúčenín | Odolnosť |
|---|---|
| Aldehydy | |
| Alifatické alkoholy | |
| Estery | |
| Étery | |
| Ketóny | |
| Alifatické uhľovodíky | |
| Aromatické uhľovodíky | |
| Zásady | |
| Halogény | |
| Oxidačné činidlá | |
| Slabé kyseliny | |
| Silné kyseliny |
* — žiadna resp. veľmi nízka odolnosť (aj krátka expozícia môže materiál poškodiť)
** — obmedzená resp. dobrá odolnosť (materiál je na obmedzenú dobu odolný, poškodenie nie je nevratné)
*** — veľmi dobrá odolnosť (ani dlhodobá expozícia nespôsobuje poškodenie materiálu)
Výroba
Pri výrobe polypropylénu je dôležité pochopenie spojitosti medzi takticitou makromolekúl a vlastnosťami vzniknutého polyméru. Relatívna orientácia metylových skupín susedných monomérov má veľký vplyv na schopnosť polypropylénu krystalizovat.
Na rozdiel od ostatných polymérov obsahujúcich vinylovú skupinu sa polypropylén nevyrába radikálovou polymerizáciou. Takýto postup by viedol ku náhodnej orientácii metylových skupín — vzniká tzv. ataktický polypropylén, ktorý je amorfný. Amorfný polypropylén je málo pevný a ako konštrukčný materiál takmer nepoužiteľný.
Väčšina v súčasnosti produkovaného polypropylénu sa vyrába za prítomnosti chloridov titánu ako katalyzátora, kedy vzniká izotaktický polypropylén. Všetky metylové skupiny sú na jednej strane reťazca a molekuly nadobúdajú tvar helixu (závitnice) a sú schopné vytvárať vo veľkej miere kryštály.
Vyšší stupeň kontroly nad takticitou produkovaného polyméru umožňujú Kaminského katalyzátory. Základom katalyzátora sú metalocény s viazanými skupinami, ktoré sú schopné kontrolovať rast makromolekuly — možno pripraviť ataktický, izotaktický aj syndiotaktický polypropylén. Okrem kvalitatívnej stránky Kaminského katalyzátory umožňujú aj kontrolu kvantity.
