Polypropylen (PP) ist ein starrer kristalliner Thermoplast, der in Alltagsgegenständen verwendet wird.Es stehen verschiedene Arten von PP zur Verfügung: Homopolymer, Copolymer, Schlagzäh usw. Seine mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften funktionieren gut in Anwendungen von der Automobil- und Medizintechnik bis hin zur Verpackung.
Was ist Polypropylen?
Polypropylen wird aus Propen- (oder Propylen-)Monomer hergestellt.Es ist ein lineares Kohlenwasserstoffharz.Die chemische Formel von Polypropylen lautet (C3H6)n.PP gehört zu den billigsten Kunststoffen, die heute erhältlich sind, und es hat die niedrigste Dichte unter den Standardkunststoffen.Bei der Polymerisation kann PP je nach Position der Methylgruppen drei Grundkettenstrukturen bilden:
Ataktisch (aPP).Unregelmäßige Anordnung der Methylgruppen (CH3).
Isotaktisch (iPP).Methylgruppen (CH3), die auf einer Seite der Kohlenstoffkette angeordnet sind
Syndiotaktisch (sPP).Abwechselnde Anordnung der Methylgruppen (CH3).
PP gehört zur Polymerfamilie der Polyolefine und ist heute eines der drei am häufigsten verwendeten Polymere.Polypropylen findet Anwendung – sowohl als Kunststoff als auch als Faser – in der Automobilindustrie, industriellen Anwendungen, Konsumgütern und dem Möbelmarkt.
Verschiedene Arten von Polypropylen
Homopolymere und Copolymere sind die beiden wichtigsten auf dem Markt erhältlichen Polypropylentypen.
Propylen-Homopolymerist die am weitesten verbreitete Allzwecksorte.Es enthält ausschließlich Propylenmonomer in halbkristalliner fester Form.Zu den Hauptanwendungen gehören Verpackungen, Textilien, Gesundheitswesen, Rohre, Automobil- und Elektroanwendungen.
Polypropylen-Copolymerwird in statistische Copolymere und Blockcopolymere unterteilt, die durch Polymerisation von Propen und Ethan hergestellt werden:
1. Random-Propylen-Copolymer wird durch gemeinsame Polymerisation von Ethen und Propen hergestellt.Es verfügt über Etheneinheiten, üblicherweise bis zu 6 Massen-%, die zufällig in die Polypropylenketten eingebaut sind.Diese Polymere sind flexibel und optisch klar und eignen sich daher für Anwendungen, die Transparenz erfordern, und für Produkte, die ein hervorragendes Erscheinungsbild erfordern.
2. Propylenblockcopolymer enthält einen höheren Ethengehalt (zwischen 5 und 15 %).Es weist Comonomereinheiten auf, die in einem regelmäßigen Muster (oder Blöcken) angeordnet sind.Das regelmäßige Muster macht den Thermoplast zäher und weniger spröde als das Zufallscopolymer.Diese Polymere eignen sich für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit erfordern, beispielsweise für den industriellen Einsatz.
Eine andere Art von Polypropylen ist schlagzähes Copolymer.Ein Propylenhomopolymer, das eine mitgemischte statistische Propylencopolymerphase mit einem Ethylengehalt von 45–65 % enthält, wird als PP-Schlagzähcopolymer bezeichnet.Schlagzähe Copolymere werden hauptsächlich in Verpackungs-, Haushaltswaren-, Folien- und Rohranwendungen sowie im Automobil- und Elektrobereich eingesetzt.
Polypropylen-Homopolymer vs. Polypropylen-Copolymer
Propylen-Homopolymerhat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ist steifer und fester als das Copolymer.Diese Eigenschaften in Kombination mit guter chemischer Beständigkeit und Schweißbarkeit machen es zum Material der Wahl für viele korrosionsbeständige Strukturen.
Polypropylen-Copolymerist etwas weicher, hat aber eine bessere Schlagfestigkeit.Es ist robuster und haltbarer als Propylen-Homopolymer.Es weist tendenziell eine bessere Spannungsrissbeständigkeit und eine geringere Temperaturzähigkeit als Homopolymer auf, allerdings auf Kosten einer geringfügigen Verschlechterung anderer Eigenschaften.
PP-Homopolymer- und PP-Copolymer-Anwendungen
Die Anwendungen sind aufgrund ihrer weitgehend gemeinsamen Eigenschaften nahezu identisch.Daher wird die Wahl zwischen diesen beiden Materialien häufig auf der Grundlage nichttechnischer Kriterien getroffen.
Es ist immer von Vorteil, sich vorab über die Eigenschaften eines Thermoplasten zu informieren.Dies hilft bei der Auswahl des richtigen Thermoplasten für eine Anwendung.Es hilft auch bei der Beurteilung, ob die Endverwendungsanforderung erfüllt wäre oder nicht.Hier sind einige wichtige Eigenschaften und Vorteile von Polypropylen:
Schmelzpunkt von Polypropylen.Der Schmelzpunkt von Polypropylen liegt in einem bestimmten Bereich.
● Homopolymer: 160-165°C
● Copolymer: 135–159 °C
Dichte von Polypropylen.PP ist eines der leichtesten Polymere unter allen Standardkunststoffen.Diese Eigenschaft macht es zu einer geeigneten Option für leichte/gewichtssparende Anwendungen.
● Homopolymer: 0,904–0,908 g/cm3
● Zufälliges Copolymer: 0,904–0,908 g/cm3
● Schlagzähes Copolymer: 0,898–0,900 g/cm3
Chemische Beständigkeit von Polypropylen
● Hervorragende Beständigkeit gegenüber verdünnten und konzentrierten Säuren, Alkoholen und Basen
● Gute Beständigkeit gegen Aldehyde, Ester, aliphatische Kohlenwasserstoffe und Ketone
● Begrenzte Beständigkeit gegenüber aromatischen und halogenierten Kohlenwasserstoffen und Oxidationsmitteln
Andere Werte
● PP behält seine mechanischen und elektrischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, unter feuchten Bedingungen und beim Eintauchen in Wasser.Es handelt sich um einen wasserabweisenden Kunststoff
● PP weist eine gute Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse und Rissbildung auf
● Es ist empfindlich gegenüber mikrobiellen Angriffen (Bakterien, Schimmel usw.)
● Es weist eine gute Dampfsterilisationsbeständigkeit auf
Polymeradditive wie Klärmittel, Flammschutzmittel, Glasfasern, Mineralien, leitfähige Füllstoffe, Schmiermittel, Pigmente und viele andere Additive können die physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften von PP weiter verbessern.Beispielsweise weist PP eine schlechte UV-Beständigkeit auf, sodass die Lichtstabilisierung mit gehinderten Aminen die Lebensdauer im Vergleich zu unmodifiziertem Polypropylen verlängert.
Nachteile von Polypropylen
Schlechte Beständigkeit gegen UV-Strahlung, Stöße und Kratzer
Versprödet unter −20 °C
Niedrige obere Betriebstemperatur, 90–120 °C
Wird von stark oxidierenden Säuren angegriffen und quillt in chlorierten Lösungsmitteln und Aromaten schnell auf
Die Wärmealterungsstabilität wird durch den Kontakt mit Metallen beeinträchtigt
Dimensionsänderungen nach dem Formen aufgrund von Kristallinitätseffekten
Schlechte Lackhaftung
Anwendungen von Polypropylen
Polypropylen wird aufgrund seiner guten chemischen Beständigkeit und Schweißbarkeit häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt.Einige häufige Verwendungszwecke von Polypropylen sind:
Verpackungsanwendungen
Gute Barriereeigenschaften, hohe Festigkeit, gute Oberflächenbeschaffenheit und niedrige Kosten machen Polypropylen ideal für verschiedene Verpackungsanwendungen.
Flexible Verpackung.Aufgrund der hervorragenden optischen Klarheit und der geringen Wasserdampfdurchlässigkeit eignen sich PP-Folien für den Einsatz in Lebensmittelverpackungen.Weitere Märkte sind Schrumpffolienverpackungen, Folien für die Elektronikindustrie, grafische Anwendungen sowie Einwegwindellaschen und -verschlüsse.PP-Folie ist entweder als Gussfolie oder als biaxial orientiertes PP (BOPP) erhältlich.
Starre Verpackung.PP wird blasgeformt, um Kisten, Flaschen und Töpfe herzustellen.Für Lebensmittelverpackungen werden üblicherweise dünnwandige PP-Behälter verwendet.
Konsumgüter.Polypropylen wird in verschiedenen Haushaltsprodukten und Konsumgüteranwendungen verwendet, darunter durchscheinende Teile, Haushaltswaren, Möbel, Geräte, Gepäck und Spielzeug.
Automotive-Anwendungen.Aufgrund seiner geringen Kosten, hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Formbarkeit wird Polypropylen häufig in Automobilteilen verwendet.Zu den Hauptanwendungen gehören Batteriegehäuse und -wannen, Stoßstangen, Kotflügelverkleidungen, Innenverkleidungen, Instrumententafeln und Türverkleidungen.Weitere wichtige Merkmale von PP-Anwendungen im Automobilbereich sind ein niedriger linearer Wärmeausdehnungskoeffizient und ein niedriges spezifisches Gewicht, eine hohe chemische Beständigkeit sowie eine gute Witterungsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und ein ausgewogenes Verhältnis von Schlagzähigkeit und Steifigkeit.
Fasern und Stoffe.PP wird in großem Umfang im Marktsegment Fasern und Gewebe eingesetzt.PP-Fasern werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Bast/Schlitzfolie, Klebeband, Umreifungsband, Massen-Endlosfilament, Stapelfasern, Spinnvlies und Endlosfilament.PP-Seile und -Schnüre sind sehr stark und feuchtigkeitsbeständig und eignen sich sehr gut für Schiffsanwendungen.
Medizinische Anwendungen.Aufgrund seiner hohen chemischen und bakteriellen Beständigkeit wird Polypropylen in verschiedenen medizinischen Anwendungen eingesetzt.Darüber hinaus weist das medizinische PP eine gute Beständigkeit gegen Dampfsterilisation auf.
Einwegspritzen sind die häufigste medizinische Anwendung von Polypropylen.Weitere Anwendungen umfassen medizinische Fläschchen, Diagnosegeräte, Petrischalen, intravenöse Flaschen, Probenflaschen, Lebensmitteltabletts, Pfannen und Pillenbehälter.
Industrielle Anwendungen.Aufgrund seiner Eigenschaften wie hoher Zugfestigkeit, Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Korrosionsbeständigkeit werden Polypropylenplatten in der Industrie häufig zur Herstellung von Säure- und Chemikalientanks, Platten, Rohren, Mehrweg-Transportverpackungen (RTP) und anderen Produkten verwendet.
PP ist zu 100 % recycelbar.Autobatteriegehäuse, Signalleuchten, Batteriekabel, Besen, Bürsten und Eiskratzer sind einige Beispiele für Produkte, die aus recyceltem Polypropylen (rPP) hergestellt werden können.
Der PP-Recyclingprozess umfasst hauptsächlich das Schmelzen von Kunststoffabfällen bei 250 °C, um Verunreinigungen zu entfernen, gefolgt von der Entfernung restlicher Moleküle unter Vakuum und der Verfestigung bei nahezu 140 °C.Dieses recycelte PP kann bis zu 50 % mit neuem PP vermischt werden.Die größte Herausforderung beim PP-Recycling hängt mit der verbrauchten Menge zusammen – derzeit werden fast 1 % der PP-Flaschen recycelt, verglichen mit einer Recyclingrate von 98 % bei PET- und HDPE-Flaschen zusammen.
Der Einsatz von PP gilt als sicher, da es hinsichtlich der chemischen Toxizität keine nennenswerten Auswirkungen auf den Arbeitsschutz hat.Um mehr über PP zu erfahren, schauen Sie sich unseren Leitfaden an, der Verarbeitungsinformationen und mehr enthält.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 03.07.2023