Polipropilēns (PP) ir termoplastisks polimēru savienojums, ko iegūst, pievienojot propilēna monomērus. Tā ķīmiskais sastāvs un molekulārā konfigurācija tieši nosaka materiāla fizikālās īpašības, apstrādes īpašības un pielietojuma diapazonu. Kā nozīmīgs poliolefīnu saimes loceklis PP ir reprezentatīvs polimēru ķīmijā un rūpniecībā, pateicoties tā vienkāršajai struktūrai, vienam sastāvam un spējai sasniegt dažādas īpašības, izmantojot stereoregularitātes kontroli.
No pamata ķīmiskā sastāva viedokļa PP atkārtojošā vienība ir -CH₂-CH(CH₃)-, kas sastāv no oglekļa (C) un ūdeņraža (H), bez citiem heteroatomiem. Tās molekulāro formulu var attēlot kā (C3H₆)ₙ, kur n ir polimerizācijas pakāpe, kas parasti svārstās no vairākiem tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu, un molekulmasa svārstās no simtiem tūkstošu līdz miljoniem. Šī struktūra, kas sastāv tikai no ogļūdeņražiem, nodrošina PP zemu blīvumu (0,90–0,91 g/cm³) un labu ķīmisko inerci. Tomēr tas arī nosaka, ka degšanas laikā tas galvenokārt rada oglekļa dioksīdu un ūdeni, lai gan augstā temperatūrā var rasties ogļūdeņražu izgarojumi.
PP ķīmisko struktūru raksturo tā galvenā ķēde, kas sastāv no mainīgām metilēna (-CH₂-) grupām un sekundāriem oglekļa atomiem ar metilzariem. Pamatojoties uz metil sānu ķēžu telpisko izvietojumu, PP var iedalīt trīs stereoizomēros: izotaktiskā PP (iPP), sindiotaktiskā PP (sPP) un ataktiskā PP (aPP). Izotaktiskā PP ir visizplatītākā rūpnieciski, un visas metilsānu ķēdes atrodas vienā galvenās ķēdes pusē, veidojot ļoti sakārtotu telpisku spirālveida konformāciju. Tas atvieglo regulāru kristālu veidošanos, kā rezultātā palielinās kušanas temperatūra (aptuveni 160–170 grādi), stingrība un karstumizturība. Sindiotaktiskajam PP ir metilsānu ķēdes, kas pārmaiņus sadalītas abās galvenās ķēdes pusēs, veidojot arī regulārus kristālus, taču tā kristāliskums un kušanas temperatūra ir nedaudz zemāka nekā izotaktiskajam tipam. Ataktisko polipropilēnu (PP) raksturo nesakārtots metilsānu ķēžu izvietojums, kas apgrūtina molekulāro ķēžu regulāru sakraušanu. Tas būtībā ir amorfs, kā rezultātā ievērojami samazinās izturība un kušanas temperatūra. To parasti izmanto kā modificējošu līdzekli vai materiālu ar zemu{11}kristāliskumu īpašiem lietojumiem.
During polymerization, the catalyst system plays a decisive role in the chemical structure of PP. Traditional Ziegler-Natta catalysts can achieve high isotacticity (>95%), savukārt metallocēna katalizatori var precīzi kontrolēt stereoregularitāti un molekulmasas sadalījumu, tādējādi iegūstot PP sveķus ar vienveidīgākām īpašībām. Kopolimerizācijas modifikācija var mainīt PP ķīmisko sastāvu. Piemēram, propilēna polimerizācijas laikā ievadot nelielu daudzumu etilēna monomēra, var iegūt bloku vai nejaušu kopolimēru PP (PP-B, PP-R), kura molekulas papildus propilēna vienībām satur etilēna vienības (-CH₂-CH₂-). Šīs ķīmiskā sastāva izmaiņas var ievērojami samazināt zemas-temperatūras trauslumu, uzlabot caurspīdīgumu vai paaugstināt izturību pret termisko novecošanos.
Turklāt PP var veidot kompleksus ar citiem monomēriem vai polimēriem, izmantojot ķīmisko potēšanu un sajaukšanu. Piemēram, polāro grupu, piemēram, maleīnskābes anhidrīda (MAH) ieviešana molekulārajā ķēdē var uzlabot tās saderību ar citiem materiāliem, tādējādi paplašinot tās pielietojumu kompozītmateriālos.
Kopumā, lai gan polipropilēnam ir vienkāršs ķīmiskais sastāvs, kas sastāv tikai no oglekļa un ūdeņraža elementiem, tā stereoregularitāte, polimerizācijas pakāpe un ķīmiskā sastāva izmaiņas, ko izraisa kopolimerizācijas modifikācijas, piešķir tam bagātīgu strukturālo daudzveidību molekulārā līmenī. Šī precīzā struktūras un sastāva vadāmība ne tikai liek PP pamatu materiālu veiktspējas projektēšanā, bet arī nodrošina ķīmisku atbalstu tā plašai pielietošanai iepakojumā, automobiļu rūpniecībā, celtniecībā, tekstilizstrādājumos un citās jomās.