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Kunststoffe aus Ethen und Ethen-Derivaten

Polypropylen, PP (auch Polypropen)

Abb.1
Monomer Propen
Abb.2
Polypropylen

Nach Ethen ist Propen die zweitwichtigste organische Chemikalie für die westeuropäische Chemieindustrie.

Das wichtigste Folgeprodukt von Propen ist Polypropylen, PP, neben weiteren Kunststoffarten, wie Acrylnitril, aber auch Lösungsmittel wie Aceton.

Abb.3
Dieses Foto entstand in Kooperation des FIZ CHEMIE und den ChemieFreunden Erkner.
Abb.4
Dieses Foto entstand in Kooperation des FIZ CHEMIE und den ChemieFreunden Erkner.
Abb.5
Becher aus Polypropylen (PP)

Polypropylen ist ein billiger Kunststoff, der z.B. für die Herstellung von Plastiktragetaschen, Flaschen oder Trinkbecher verwendet wird. Aber auch Gehäuse von Elektrogeräten wie Kaffeemaschinen bestehen häufig aus PP. Ein Einsatz von reinem PP unter 0 °C (z.B. für Tiefkühldosen) ist nicht ratsam, da das Material spröde wird ( (Abb. 6) und (Abb. 7) ). Daher setzt man für solche Zwecke ein Copolymerisat ein. Copolymerisation bezeichnet die Herstellung eines Kunststoffs mit mindestens einer zweiten Monomersorte. Im Fall von PP wird oft Ethen als weiteres Monomer verwendet, um seine Sprödigkeit zu senken.

Eigenschaften

Generell zeigt PP ähnliche Eigenschaften wie HDPE, ist jedoch härter und besitzt eine höhere Steifigkeit. Seine Dichte kann dabei sogar geringer als die von PE sein.

Abb.6
Abb.7

Der innere Aufbau von PP bestimmt seine Eigenschaften

Man unterscheidet mehrere Sorten von PP, dabei variieren die Molekülmasse und die Anordnung der Methyl-Gruppen im Polymer.

Abb.8
Isotaktische Anordnung der Reste
Isotaktisches PP, PP-it
Polypropylen in dem die Methyl-Gruppen in einem Makromolekül alle in eine Richtung zeigen (Abb. 8) .Es ist teilkristallin (Kristallisationsgrad bis 70 %), da sich die Makromoleküle zu Helices anordnen.PP-it ist die technisch wichtigste Form von PP. Um die Kälteschlagfestigkeit zu erhöhen, enthält es meist auch ataktische Bereiche (s.u.). Es wird in vielen Bereichen verwendet, z.B. für technische Teile im Kraftfahrzeugbau, für Koffer, Werkzeugkästen, für Zufluss- und Abflussrohre für Wasser, aber auch für stabile Folien.
Abb.9
Syndiotaktisches Anordnung der Reste
Syndiotaktisches PP, PP-st
Polypropylen in dem die Methyl-Gruppen in einem Makromolekül alle abwechselnd in eine andere Richtung zeigen (Abb. 9) .PP-st besitzt eine hohe Transparenz, ist sehr hitzebeständig und sehr schlagzäh. PP-st verwendet man für die Herstellung von Folien aber auch für spezielle Spritzgussteile wie Verpackungen für die Kosmetikindustrie.
Abb.10
Ataktische Anordnung der Reste
Ataktisches PP, PP-at
Polypropylen in dem die Methyl-Gruppen in einem Makromolekül unregelmäßig angeordnet sind (Abb. 10) . Diese geringere Ordnung der Reste bewirkt, dass dieser Kunststoff weniger kristallin ist. Er liegt daher weitgehend amorph vor. PP-at hat dadurch eine geringere Dichte und Festigkeit wie PP-it. Wie PP-it ist es farblos aber etwas getrübt und die Erweichungstemperatur ist niedriger.

Gebrauchstemperaturen

PP ist ein teilkristalliner Kunststoff. Seine Gebrauchstemperatur befindet sich zwischen der Glastemperatur, Tg1) und der Schmelztemperatur, Tm. Durch die Abkühlung mittels flüssigen Stickstoff befindet sich der Kunststoff komplett im "gefrorenen Zustand" und ist dadurch spröde.

Abb.11
PP: Eigenschaftsbereiche und Übergangstemperaturen

  • Unterhalb der Glastemperatur, Tg, ist PP spröde
  • Der Gebrauchsbereich befindet sich über der Tg bis ca. 100 °C.
  • Über 160 °C beginnt der Kunststoff zu schmelzen, Tm.
  • Die Schmelze fängt ab 300 °C an sich zu zersetzen.2)

Recyclingsymbol für PP

Von der Society of Plastics Industry, der International Organization for Standardization (ISO) und dem R3P2 Committee des Institute of Packaging Professionals wurde ein Codierungssystem für Kunststoffe entwickelt. Diese sollen die Abtrennung der Sorten erleichtern.

Für PP steht folgendes Symbol zur Verfügung:

Abb.12
Recycling-Symbol für Polypropylen
1)hier schmelzen die amorphen ("nichtkristallinen") Bereiche
2)Franck, A.; Herr, B.; Ruse, H.; Schulz, G.: Kunststoff-Kompendium. ,
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