Czy wiesz, że jednym z najczęściej wykorzystywanych tworzyw sztucznych, zarówno w zastosowaniach komercyjnych, jak i przemysłowych, jest polipropylen? Jak to się stało, że ten węglowodorowy polimer termoplastycznym stał się tak popularny?
Okazuje się, że historia jego wytworzenia i wprowadzenia do powszechnego użytku nie była łatwa.
PP otrzymywany w wyniku polimeryzacji propenu był jednym z ostatnich materiałów w swoje rodzinie wytwarzanym z ropy naftowej, który trafił na rynek. W przeciwieństwie do polietylenu (PE), który praktycznie przez przypadek został zsyntetyzowany, polipropylen wymagał wielu lat badań, aby finalnie uzyskać tworzywo o właściwościach i cechach znanych nam obecnie.
Pierwsze próby syntezy PP sięgają wczesnych dekad XX wieku, kiedy to opracowano przemysłową produkcję polietylenu. Uznano wtedy, że polimeryzacja propenu może przebiegać w podobny sposób. Niestety efekty były raczej rozczarowujące. Otrzymany materiał uplastyczniał się w kontakcie z wodą o niewielkiej temperaturze i bardzo szybko ulegał degradacji.
Problemem okazał się struktura atomowa propenu. Eten, cząsteczka wykorzystywana w syntezie polietylenu, składa się z dwóch atomów węgla. Natomiast propen ma trzy atomy węgla. Ta wydawałby się niewielka różnica stanowiła problem we wczesnej syntezie propenu i miała bezpośredni wpływ na jakość uzyskiwanego materiału.
Wczesne eksperymenty z polipropylenem nie uwzględniały położenia trzeciego atomu węgla, który był rozmieszczony losowo w łańcuchu polimeru. Otrzymany w ten sposób materiał był nazywany ataktycznym i miał bardzo słabe właściwości, co w efekcie czyniło go bezużytecznym.
Na rozwiązanie problemu syntezy polipropylenu trzeba było poczekać do lat 50 i opracowania tzw. katalizatorów Zieglera-Natty. Substancje te, odkryte przez Carla Zieglera i Giulio Natta, laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1963 roku, umożliwiły precyzyjną kontrolę reakcji syntezy polipropylenu. Można powiedzieć, że katalizatory Ziegler-Natta umożliwiły manewrowanie poszczególnymi cząsteczkami propenu niczym "atomowymi" klockami Lego.
Rozwiązanie to pozwala określić położenia trzeciego atomu węgla w łańcuchu polimeru. W efekcie uzyskujemy izotaktyczny polipropylen, z trzecim atomem węgla po jednej stronie łańcucha, lub syndiotaktyczny polipropylen, w którym trzeci atom węgla zmienia swoją pozycję w łańcuchu polimeru.
Odkrycie katalizatorów Zieglera-Natty okazało się punktem zwrotny. Polipropylen w końcu stał się materiałem użytkowym i odniósł ogromny sukces w przemyśle tworzyw sztucznych. Jego wyjątkowa odporność chemiczna i obojętność fizjologiczna sprawiła, że stał się idealnym materiałem do produkcji całej gamy przyborów domowych: umywalek, krzeseł, durszlaków, misek itp. To nie przypadek, że stał się plastikiem włoskiego boomu gospodarczego!
Obecnie jest szeroko stosowany do produkcji różnego rodzaju przedmiotów, a także do innych zastosowań technologicznych. Stopniowo wypiera polichlorek winylu (PVC) jako izolacja kabli elektrycznych lub do produkcji systemów rurowych. Oprócz lepszych właściwości izolacji elektrycznej niż PVC, ma również tę dużą zaletę, że nie zawiera pierwiastków takich jak chlor, które w przypadku pożaru lub wystawienia na działanie wysokich temperatur mogą uwalniać toksyczne substancje, takie jak dioksyny.
Jeśli chodzi o produkcję rur do transportu wody lub gazu, zarówno ciśnieniowych, jak i bezciśnieniowych, polipropylen dogania polietylen, który przez długi czas był liderem. W ostatnich latach jesteśmy świadkami swoistej rywalizacji między tymi dwoma materiałami w tej dziedzinie. Polipropylen wykazuje w niektórych przypadkach lepsze właściwości chemiczne i mechaniczne: ścisła kontrola na etapie syntezy materiału pozwala precyzyjnie kontrolować jego ostateczne właściwości.
Ostatnia ciekawostka: w wielu krajach polipropylen jest wykorzystywany do produkcji banknotów. Bardziej odporny niż papier, pozwala również na wprowadzenie większej liczby systemów kontroli zapobiegających fałszerstwom!
