주사기부터 자동차까지 쓰이는 다양한 폴리프로필렌(PP)

석유화학 제품은 합성을 통해서 플라스틱, 합성고무 등과 같은 우리의 일상 생활 속 다양한  소재를 만드는데요. 기초유분인 에틸렌, 프로필렌 등을 합성해 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)과 같은 합성수지를 만드는 게 대표적이죠. 이런 PE, PP 합성수지 앞에 몇 가지 이니셜이 붙어 LDPE, LLDPE, HOMO PP 등 소재 종류가 다양해지는데요. 석유화학 소재는 왜 이렇게 많고, 복잡할까요?
 
석유화학 소재들의 이름에는 소재가 합성되는 방식과 특징이 담겨있는데요. ‘너의 이름은’ 시리즈를 통해 앞으로 더 자세히 알아보려고 합니다! 처음으로 다룰 소재는 바로, 편의점 식품 포장 용기 등 우리 일상에서 흔히 볼 수 있는 폴리프로필렌(PP, Polypropylene)입니다!

 

 

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가장 안전한 플라스틱, 폴리프로필렌(PP)

우선 폴리프로필렌(PP)에 대해 간단히 알아볼까요?

폴리프로필렌(PP)은 환경호르몬을 배출하지 않아 플라스틱 중에서 가장 안전하다고 여겨지는 소재입니다. 이런 장점 때문에 음식물을 담는 포장용기부터 의료기기처럼 우리 몸에 직접 닿는 제품에 많이 쓰이는데요. 일상생활과 의료 영역 외에도 농·어업 자재, 자동차 부품, 통신·전자기기 등 산업 전반에 폭넓게 사용됩니다.
 
폴리프로필렌(PP)은 기본적으로 프로필렌(propylene) 모노머의 중합체인데요. 프로필렌만을 합성한 단일중합체(homopolymer)인 HOMO PP와, 프로필렌 외에 다른 단량체를 섞어 합성한 공중합체(copolymer)인 BLOCK PP, RANDOM PP, TER PP로 분류할 수 있습니다.

 

 

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프로필렌으로만 합성한 HOMO PP

프로필렌 단일중합체인 HOMO PP는 가장 일반적으로 사용되는 폴리프로필렌(PP)입니다. HOMO PP는 대표적으로 의료용 주사기에도 사용되는데요, 최근 코로나19 백신 접종이 시작되면서 수요가 늘었죠.

HOMO PP는 프로필렌이 하나의 사슬처럼 규칙적으로 정렬되기 때문에 강도가 높고, 내약품성, 내열성이 뛰어납니다. 다른 모노머와 섞인 공중합체(copolymer)와 비교하면, HOMO PP가 더 뻣뻣하고 단단한 특징이 있습니다.

또한 HOMO PP는 가볍고 가공성이 뛰어나면서, 내화학성 또한 우수하기 때문에 가정용품과 산업용 부품 등 여러 용도로 사용합니다.

 

 

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충격에 더 강하게! BLOCK PP

   

지금부터는 프로필렌과 다른 모노머를 함께 합성한 폴리프로필렌(PP)에 대해 알아보겠습니다.
 
자동차에는 충격을 흡수하기 위해 플라스틱이 사용되는데요. 이때 사용되는 폴리프로필렌이 BLOCK PP입니다. BLOCK PP는 프로필렌에 에틸렌을 5~15% 섞어 규칙적인 패턴으로 배열해 합성한 폴리프로필렌인데요. HOMO PP보다 상온에서 충격을 견디는 정도가 더 높은 점이 특징입니다.

BLOCK PP는 어떻게 HOMO PP보다 충격을 더 잘 견딜 수 있을까요? 바로, 에틸렌과 프로필렌이 반응해 만들어진 고무 상태의 물질(EPR, Ethylene Propylene Rubber) 덕분입니다. BLOCK PP는 폴리프로필렌(PP)에 소량의 폴리에틸렌(PE)이 고무로 둘러싸인 구조로 되어 있는데요. 이 구조 덕분에 BLOCK PP는 HOMO PP보다 충격을 잘 견딜 수 있다고 합니다.

 

 

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더 유연하고 투명하게, RANDOM PP

   

프로필렌과 에틸렌을 함께 중합한 또 다른 소재로, RANDOM PP도 있습니다. RANDOM이라는 이름에서 알 수 있듯이, 프로필렌에 에틸렌을 6% 이내로 섞어 무작위 배열이 되도록 중합한 소재입니다.

RANDOM PP는 HOMO PP보다 유연성이 더 높고, 투명성 또한 높은 특징이 있는데요. 프로필렌에 다른 모노머를 불규칙적으로 중합해 폴리프로필렌(PP)의 규칙적인 배열을 흐트러뜨렸기 때문입니다.

RANDOM PP는 투명도가 높아 식품을 포장하는 용도로 많이 사용되며, 필름이나 파이프 등을 만들기도 합니다.

 

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음식 포장 필름으로 제격, TER PP

 

3가지 모노머를 합성한 폴리프로필렌도 있는데요! TER PP가 바로 그 주인공입니다. 3종류의 모노머로 합성된 중합체를 일컫는 ‘TerPolymer’(삼원중합체)에서 ‘TER’을 따와서 이름 붙여졌죠.

TER PP는 프로필렌과 에틸렌에, 부탄까지 합성해서 만들어지는데요. HOMO PP보다 투명도가 높은 장점이 있습니다. 무엇보다 녹는점이 더 낮아서 가공이 쉽고, 열을 가했을 때 잘 붙는 장점이 있습니다!
 

지금까지 폴리프로필렌(PP)의 다양한 소재를 알아봤습니다. PP 소재 특징을 이름을 통해 하나씩 살펴보았는데요. 가장 널리 사용되는 석유화학 소재, 폴리프로필렌에 대해 조금 더 깊이 알게 된 시간이었길 바랍니다!

 

 

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종합 케미칼 & 에너지 리더,

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