معرفی هموپلیمر پلیپروپیلن (PP) پرمصرفترین پلاستیک تک درجه است. با پیشرفت در فناوری و ساخت کاتالیزورهای این پلیمر، بهبود فوقالعادهای در خواص گریدهای PP ایجاد شده است که در طول...
۲۹ فروردین
۱۴ فروردین
۲۱ اسفند
معرفی
هموپلیمر پلیپروپیلن (PP) پرمصرفترین پلاستیک تک درجه است. با پیشرفت در فناوری و ساخت کاتالیزورهای این پلیمر، بهبود فوقالعادهای در خواص گریدهای PP ایجاد شده است که در طول سالهای اخیر PP را جایگزین سایر مواد غیر پلیمری مانند کاغذ، فلزات و چوب کرده است. به دلیل وجود گروه شاخهای متیل در زنجیره پلیمری، واحد مونومر در PP نامتقارن است و میتواند دو آرایش هندسی منظم شامل ایزوتاکتیک [۱]، با همه گروههای متیل در یک سمت زنجیره و سیندیوتاکتیک [۲]، با گروههای متیل بهشکل متناوب تشکیل میدهد، تمام اشکال دیگر، که در آن این موقعیتیابی کم و بیش تصادفی است، آتاکتیک [۳] نامیده میشوند. تنها شکل ایزوتاکتیک به عنوان یک ترموپلاستیک مورد توجه بازارهای تجاری است، شکل آتاکتیک PP بسیار نرم و لاستیکی است که نمیتواند به عنوان یک ترموپلاستیک کاربرد تجاری گسترده ای داشته باشد. ماهیت بسیار کریستالی PP باعث میشود که ذاتاً سخت باشد و در برابر ضربه مقاومت چندانی، به خصوص در دماهای پایین، نداشته باشد. هموپلیمر PP را میتوان با مخلوط کردن آن با الاستومرهای اتیلن/پروپیلن در عملیات ترکیب و اکستروژن در برابر ضربه مقاوم کرد. با این حال، طیف وسیعتری از خواص از طریق کوپلیمریزاسیون پروپیلن با اتیلن یا آلفا-الفینها به دست میآید. رزینهای پلیپروپیلن مرکب در گریدهای مختلفی عرضه میشوند. در کنار تمایز عمده بین گریدهای هموپلیمر، کوپلیمر تصادفی ضربهای متوسط [۴] و کوپلیمر بلوکی ضربهای با مقاومت بالا [۵]، گریدها بسته به استفاده مورد نظر، فرمول خاصی را نیز منعکس میکنند. پرکنندههایی مانند تالک، میکا یا کربناتهای کلسیم و تقویتکنندههایی مانند شیشه و الیاف برای استفادههایی که به استحکام بیشتری نیاز دارند، بهویژه در دماهای بالا، به این رزینها اضافه میشوند.
فرآیندهای تولید
رزینهای PP تجاری با محتوای ایزوتاکتیک خود (شاخص ایزوتاکتیک) یا درصد نامحلول در هپتان در حال جوش مشخص میشوند. گریدهای تجاری معمولاً دارای شاخص ایزوتاکتیک تقریباً ۹۷.۵-۹۴.۵ درصد هستند. این رزینها از طریق به اصطلاح پلیمریزاسیون هماهنگی، با استفاده از سیستمهای کاتالیزور ناهمگن از نوع Ziegler-Natta که معمولاً ترکیبی از کلریدهای تیتانیوم و منیزیم کمپلکس شده با ترکیبات آلکیل آلومینیوم و اصلاحکنندههای استر آلی (تنظیمکنندههای استری) به دست میآیند. تقریباً تمام تأسیسات جدید تولید PP که از اواسط دهه ۱۹۸۰ ساخته شدهاند، از کاتالیزورهای با بازده/انتخابپذیری بالا استفاده میکنند که میتوانند پلیمرهایی با شاخص ایزوتاکتیک تا ۹۹.۵ درصد و همچنین درصد PP آتاکتیک کمتر تولید کنند. اکنون برخی از تولیدکنندگان، PP آتاکتیک را به صورت هدفمند تولید میکنند، تا نیاز به پلیمر فوقچسبنده در کاربردهای ترکیبی چسب گرما ذوب (حرارتی) را برطرف کنند. اکثر فرآیندهای تولید PP نیاز به استفاده از مونومر پروپیلن درجه پلیمری (۹۹.۵ درصد پروپیلن) دارند، اما برخی از سیستمهای کاتالیزوری میتوانند با استفاده از پروپیلن درجه شیمیایی (۹۵ درصد پروپیلن) نیز سازگار باشند. مونومر پروپیلن همچنین باید عاری از سموم کاتالیزوری مانند آب، اکسیژن، دیاکسیدکربن، هیدروژن، گوگرد و استیلن باشد. فرآیندهای تولید PP براساس محیط واکنش و نوع پیکربندی راکتور به سه گروه اصلی با لایسنسورهای اصلی داده شده طبقهبندی میشود:
شکل زیر توزیع ظرفیت جهانیPP بر اساس نوع راکتور را نشان میدهد.
از نظر فنی، فرآیند تودهای در واقع یک فرآیند دوغابی است. با این حال، صنعت از اصطلاح تودهای را برای هر فرآیند دوغابی که از پروپیلن به عنوان رقیقکننده استفاده میکند و اصطلاح دوغابی را برای فرآیندهای دوغابی که از رقیق کنندههایی غیر از پروپیلن استفاده میکنند، به کار میبرد. تقریباً ۱۲ درصد از ظرفیت فعلی تولید PP در سراسر جهان بر اساس فرآیند دوغابی تودهای است و این سهم در حال کاهش میباشد. فرآیند فاز گاز نیز ۴۵ درصد از ظرفیت تولید PP و فرآیند تودهای ۳۶ درصد آن را در اختیار دارند. از سال ۱۹۹۰، تعداد تأسیسات تولید براساس فرآیند دوغابی تودهای به نفع فناوریهای فاز گاز رو به کاهش بوده است. تقریباً تمام ظرفیتهای جدید پلیپروپیلن مبتنی بر فرآیندهای فاز گاز است. تمام فرآیندهای فاز گاز شامل پلیمریزاسیون مستقیم پروپیلن به یک جامد است و مراحل حلال دوغابی یا محلول، مراحل جداسازی حلال و فلش یا خالصسازیهای مربوطه به طور کلی ضروری نیستند. شرایط معمول واکنش برای تولید هموپلیمر و کوپلیمر تصادفی در پلیمریزاسیون پروپیلن در فاز گاز ۹۰-۶۰ درجه سانتیگراد (معمولاً ۸۵ درجه سانتیگراد) و فشار ۴۰- اتمسفر است. برای تولید بلوک کوپلیمر از طریق فناوری فاز گاز یک راکتور مرحله دوم نیز ضروری است. در شکل زیر سهم هر یک از دارندگان دانش فنی تولید پلیپروپیلن آمده است، تکنولوژی فرآیند تودهای Spheripol مربوط به شرکت Leyondell Basell و فرآیند فاز گاز UNIPOL (Dow/Union Carbide سابق) با بیشترین سهم از ظرفیت جهان بهترتیب دارای ظرفیت ۲۹ میلیون تن و ۱۴.۴ میلیون تن تولید پلیپروپیلن در جهان میباشند.
خوراک و یوتیلیتی مورد نیاز
در شکل زیر میزان خوراک و یوتیلیتی مورد نیاز به ازای تولید هر تن PP برای فناوری فاز گاز راکتور چندناحیهای شرکت LyondellBasell ارائه گردیده است. قیمتهای ارائه شده، میانگین قیمت در آمریکا از سال ۲۰۱۲ تا سال ۲۰۲۱ میباشد.
هزینههای سرمایهگذاری
مجموع هزینه سرمایهگذاری [۶] (TFC) شامل هزینههای محدوده فرآیند [۷] (ISBL) و هزینههای آفسایت [۸] (OSBL) مورد نیاز به ازای سه ظرفیت تولید مختلف PP در شکل زیر برای فناوری فاز گاز راکتور چندناحیهای شرکت LyondellBasell و با فرض موقعیت مکانی آمریکا و سال ۲۰۲۲ ارائه شده است. همچنین برای سه ظرفیت مذکور مقدار پتانسیل اقتصادی [۹] (EP) برآورد گردیده است.
[۱] isotactic
[۲] syndiotactic
[۳] atactic
[۴] intermediate-impact random copolymer
[۵] high-impact block copolymer
[۶] Total Fixed Capital Cost
[۷] Inside battery limits
[۸] outside battery limits
[۹] Economic Potential = Product Price – Raw Material Cost
با تکمیل فرم زیر از جدیدترین اخبار و گزارشهای ما باخبر شوید.