طرح توجیهی الیاف پلی پروپیلن | بازیافت پلی پروپیلن

معرفی طرح توجیهی الیاف پلی پروپیلن | بازیافت پلی پروپیلن

الیاف پلی‌الفین طبق تعریف دارای حداقل 85 درصد نسبت به وزن خود، اتیلن، پروپیلن و یا الفین دیگری می‌باشند. پلی‌پروپیلن و سپس پلی‌اتیلن با اهمیت کمتر، مهمترین الیاف الفینی را تشکیل می‌دهند که به گروه الیاف مصنوعی تعلق دارند .
الیاف پلی‌پروپیلن که از طریق پلیمریزاسیون پروپیلن به صورت یک پلیمر خطی تهیه می‌گردند و به اختصار پ . پ نامیده می‌شوند و بعد از پیدا شدن کاتالیست زیگلر ـ ناتا تولید شدند. این کاتالیست تولید پلی‌پروپیلن ایزوتاکتیک که قادر به متبلور شدن می‌باشد و امکان‌پذیری ساخت. خصوصیات پلی‌پروپیلن بافت رشد سریع آن در سطح بین‌المللی گردید. عدم امکان رنگرزی الیاف پلی‌پروپیلن به روش‌های متداول برای دیگر الیاف، باعث جلوگیری از رشد بیشتر این لیف مصنوعی گردیده است .
الیاف و نخهای نواری که دو کاربرد پلی‌پروپیلن را تشکیل می‌دهند نسبتاً به آسانی به روش ذوب ریسی تهیه می‌گردند. آسان بودن تولید این نوع الیاف و پایین بودن هزینه تولید استقبال بسیار گسترده‌ای از آن را به همراه داشته است. با بکارگیری مواد بالا برنده مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، سعی شده است که عیب کم بودن مقاومت پلی‌پروپیلن در مقابل این اشعه مرتفع گردد.

پلی‌پروپیلن دارای دمای ذوب بالاتر (175ـ165 درجه سانتی گراد) در مقایسه با پلی‌پروپیلن می‌باشد. از نقطه نظر استحکام و مقاومت در مقابل سایش، پلی‌پروپیلن با پلی‌اتیلن تفاوت زیاد ندارد. همانطور که گفته شد پلی‌پروپیلن هم مثل پلی‌اتیلن با روشهای معمول قابل رنگرزی بوده و به روش رنگرزی توده که در آن قبل از تشکیل الیاف، به پلیمر مذاب اضافه می‌شود رنگرزی می‌گردد.

تولید الیاف پلی‌پروپیلن

ماده اولیه تولید الیاف پلی‌پروپیلن را پروپیلن (CHCH3=CH2) تشکیل می‌دهد که به صورت یک تولید جانبی در تولید اتیلن به روش شکستن مولکول نفت در صنعت پتروشیمی شکل می‌گیرد. گازهای مایع حاوی پروپیلن،دیگر منبع این ماده را تشکیل می‌دهند.

پلی‌پروپیلن از پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار نسبتاً ملایم و در حضور کاتالیست معروف زیگلر ـ ناتا انجام می‌شود. وجود این کاتالیست، پلیمری به صورت ایزوتاکتیک را شکل می‌دهد که قادر به متبلور شدن تا حدود 90 درصد می‌باشد.

دیگر فرمهای اتاکتیک و سیندوتاکتیک پلی‌پروپیلن دارای خواص مناسب جهت تشکیل الیاف نمی‌باشند. با توجه به شرایط سرد کردن، ساختار بلورین پلی‌پروپیلن دو شکل متفاوت پیدا می‌کند. چنانچه پلی‌پروپیلن مذاب سریعاً سرد گردد، ساختار بلورین ناپایدار که پاراکریستالین و یا سمکتیک نام دارد شکل می‌گیرد.

چنانچه پلی‌پروپیلن مذاب به آرامی سرد گردد ساختار بلورین معروف به منو کلینیک به وجود می‌آید. حرارت دادن پلی‌پروپیلن از نوع پاراکریستالین به بیش از 80 درجه سانتیگراد باعث تغییر ساختار بلورین آن به شکل مونو کلینیک می‌گردد.

در الیاف پلی‌الفینی، پیوندهای شیمیایی و یونی بین ماکرو مولکولهای پلی‌پروپیلن وجود نداشته و نیروهای بین زنجیرهای به نیروهای واندروالس محدود می‌گردد. از اینرو برای کسب خواص فیزیکی مناسب باید وزن مولکولی الیاف پلی‌الفینی در مقایسه با الیاف دیگر بالاتر انتخاب گردد.

با توجه به سرعت تولید، دمای پلیمر مذاب، سرعت سرد شدن و کشش بعد از تولید، الیاف پلی‌پروپیلن از نظر جهت گیری بلورهای خود نسبت به محور لیف با یکدیگر تفاوت دارند. افزایش سرعت ریسندگی و اعمال کشش بعد از تولید، جهت‌گیری بلورها را در جهت محور لیف افزایش می‌دهد.

پلیمریزاسیون پروپیلن به سه روش امکانپذیر می‌باشد. در روش تعلیق که یک روش کلاسیک به شمار می‌آید، پروپیلن در یک محیط رقیق کننده که معمولاً یک هیدروکربن آلیفاتیک می‌باشد پلیمره می‌گردد. مکمل این روش، پلیمریزاسیون در پروپیلن مایع و پلیمریزاسیون فاز گاز می‌باشند.

در ذوب ریسی پلی پروپیلن، مشابه دیگر الیاف ترمو پلاستیک مثل پلی‌استر و پلی‌ آمید، وزن مولکولی متوسط، توزیع وزن مولکولی و همچنین شاخص جریان توده پلیمری مذاب (MFI)، خصوصیات الیاف تولید شده را تحت تأثیر خود قرار میدهند به. طور کلی افزایش وزن مولکولی پلیمر، افزایش استحکام الیاف توده شده را به همراه دارد .

برای الیاف پلی‌پروپیلن که به منظور مصرف در صنعت نساجی تولید می‌گردند، وزن مولکولی متوسط و برای الیاف پلی‌پروپیلن با استحکام زیاد به عنوان الیاف با کارایی بالا تولید می‌گردند وزن مولکولی انتخاب می‌گردد. با توجه به مربوط بودن شاخص جریان مذاب و وزن مولکولی متوسط به یکدیگر، شاخص جریان مذاب مناسب در تولید الیاف نساجی ـ25 15 گرم به 10 دقیقه و برای الیاف با کارایی بالا 3ـ5 گرم به 10 دقیقه ذکر شده است.

سبکتر بودن پلی‌پروپیلن از آب و همچنین عدم جذب آب توسط این الیاف و در نتیجه عدم تغییر در خواص مکانیکی آنها 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 و حلالهای آلی در دمای اطاق مقاوم می‌باشند.

این خواص تا حدودی به وزن مولکولی بسیار بالای این الیاف مربوط می گردد. سولفوریک اسید و نیتریک اسید و همچنین دیگر اسیدهای قوی فقط در دماهای بالا قادر به تخریب پلی‌الفینها می‌باشند. دمای ذوب نسبتاً پایین، تخریب بر اثر اکسیداسیون و عدم امکان رنگرزی با روشهای متداول برای دیگر الیاف از جمله معایب این لیف مصنوعی می‌باشد.