Polypropylen (PP) wird aus Propylenmonomer unter kontrollierter Temperatur und Druck unter Verwendung metallorganischer stereospezifischer Katalysatoren (Ziegler-Natta-Typ) wie δ-TiCl3-(C2H5)2AlCl oder TiCl3-(C2H5)3Al (mit einer Effizienz von 300–900 g Polypropylen pro Gramm TiCl3) synthetisiert. Abhängig vom verwendeten Katalysator und Polymerisationsprozess weist das resultierende Polymer drei verschiedene Arten stereochemischer Strukturen in unterschiedlichen Anteilen auf: isotaktisch, syndiotaktisch und ataktisch. In isotaktischem Polypropylen-der häufigsten Handelsform-befinden sich die Methylgruppen auf derselben Seite des Polymerrückgrats, eine Konfiguration, die die Kristallisation leicht erleichtert. Die Kristallinität der isotaktischen Form verleiht eine ausgezeichnete Lösungsmittel- und Hitzebeständigkeit. Im letzten Jahrzehnt entwickelte Katalysatortechnologien haben die Bildung nicht-isotaktischer Isomere minimiert, wodurch die Notwendigkeit der Abtrennung minderwertiger ataktischer Komponenten entfällt und die Produktionsschritte vereinfacht werden. Es gibt zwei Hauptverfahren zur Herstellung von Polypropylen: das Gasphasenverfahren und das Verfahren mit flüssiger Propylenaufschlämmung. Darüber hinaus sind einige ältere Schlammverarbeitungsanlagen weiterhin in Betrieb und verwenden einen flüssigen gesättigten Kohlenwasserstoff als Reaktionsmedium.
Im Vergleich dazu besitzen sowohl Polyethylene mit hoher -Dichte als auch mit niedriger -Dichte relativ hohe Dichten, deutlich niedrigere Schmelzpunkte und niedrigere Biegemodule (d. h. Steifigkeit). Diese Unterschiede in den Eigenschaften führen zu unterschiedlichen Endanwendungen. Aufgrund ihrer Steifheit und einfachen Orientierung eignen sich Polypropylen-Homopolymere für die Herstellung verschiedener Fasern und gestreckter Bänder, während ihre hervorragende Hitzebeständigkeit ihre Verwendung in starren Hochdruckbehältern, Geräten und geformten Automobilkomponenten ermöglicht.
Zu den Schlüsselfaktoren, die die Verarbeitungseigenschaften und physikalischen Eigenschaften von Polypropylen-Homopolymeren beeinflussen, gehören das Molekulargewicht (typischerweise ausgedrückt als Schmelzflussrate), die Molekulargewichtsverteilung (MWD), Stereospezifität und Zusatzstoffe. Das durchschnittliche Molekulargewicht von Polypropylen liegt zwischen etwa 200.000 und 600.000. Die Molekulargewichtsverteilung wird typischerweise als Verhältnis des gewichts-durchschnittlichen Molekulargewichts ($M_w$) eines Polymers zu seinem zahlen-durchschnittlichen Molekulargewicht ($M_n$) ausgedrückt; Dieses Verhältnis wird als Polydispersitätsindex bezeichnet.
Die Molekulargewichtsverteilung eines Polymers hat erheblichen Einfluss auf seine Verarbeitbarkeit und Endanwendungsleistung. Dies liegt daran, dass geschmolzenes Polypropylen scher-empfindlich-ist, was bedeutet, dass seine scheinbare Viskosität mit zunehmendem ausgeübten Druck abnimmt. Polypropylen mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung ist scher-empfindlicher als Polypropylen mit einer engen Verteilung; Dadurch lassen sich Materialien mit breiter Verteilung beim Spritzgießen leichter verarbeiten. Bestimmte spezifische Anwendungen, insbesondere Fasern, erfordern eine enge Molekulargewichtsverteilung. Die Molekulargewichtsverteilung wird sowohl vom Katalysatorsystem als auch vom Polymerisationsprozess beeinflusst. Peroxide werden üblicherweise während der Extrusionsphase nach dem Reaktor verwendet, um einen chemischen Abbau (kontrollierte Spaltung) herbeizuführen und dadurch die Molekulargewichtsverteilung zu verengen. Dieser Vorgang wird als kontrollierte Rheologie (CR) bezeichnet.
Im Vergleich zu Polyethylen weist isotaktisches Polypropylen -aufgrund seiner einzigartigen Molekülstruktur und helikalen Kristallform- Molekülketten auf, die anfälliger für oxidativen Abbau durch Licht und Hitze sind. Unter typischen Verarbeitungs- und Endverbrauchsbedingungen unterliegt Polypropylen einer zufälligen Kettenspaltung, was zu einem verringerten Molekulargewicht und einer erhöhten Schmelzflussrate führt. Alle handelsüblichen Polypropylene enthalten Stabilisatoren, um das Material während der Verarbeitung zu schützen und eine zufriedenstellende Leistung beim Endverbrauch zu gewährleisten. Spezielle Anwendungen erfordern über Antioxidantien und UV-Stabilisatoren hinaus zusätzliche Zusatzstoffe; Beispielsweise werden den Filmformulierungen Gleitmittel und Antiblockmittel zugesetzt, um den Reibungskoeffizienten zu verringern und zu verhindern, dass der Film an sich selbst klebt. Antistatische Mittel werden Verpackungsmaterialien zugesetzt, um statische Aufladungen zu beseitigen, während Nukleierungsmittel verwendet werden, um die Transparenz zu erhöhen oder die Formungszyklen zu verkürzen. Homopolymerharze werden im Allgemeinen nach Schmelzflussrate und Endanwendung klassifiziert. Die Schmelzflussrate wird sowohl durch das durchschnittliche Molekulargewicht als auch durch die Molekulargewichtsverteilung bestimmt. Während einige Spezialanwendungen Schmelzflussraten von bis zu 400 dg/min erfordern, liegen handelsübliche Homopolymere typischerweise im Bereich von 0,5 bis 50 dg/min. Der Schmelzfluss ist in der Regel der Hauptfaktor bei der Bestimmung der Verarbeitungseigenschaften.