Суровина за производство на полипропилен
Изходната суровина за производството на полипропилен е пропилен.
Пропиленът се изолира от пропан-пропиленова фракция, получена чрез крекинг и пиролиза на петролни въглеводороди. Отделената пропиленова фракция, съдържаща около 80% пропилен, се подлага на допълнителна дестилация; в резултат се получава пропилен с концентрация 98-99%.
Чрез допълнително пречистване се получава пропилен с висока чистота, несъдържащ влага, кислород, въглеродни оксиди и други примеси, които отравят полимеризационния катализатор.
Наличието на наситени въглеводороди на етан и пропан в пропилена не оказва влияние върху процеса на образуване на полимер. Това е основата на разработения в СССР технологичен процес на полимеризация на пропилен под формата на пропан-пропиленова фракция, съдържаща 30% пропилей и 70% пропан, в който пропанът е разтворител и се използва за отстраняване на топлината на реакцията .
Полимеризация на пропилен
Полимеризацията на пропилена в присъствието на катализатори на Ziegler-Natta протича по йонно-координационния механизъм.
По време на полимеризацията на пропилена, получената полипропиленова макромолекула се състои от елементарни единици от редовно редуващи се вторични и третични въглеродни атоми.
Всеки третичен въглероден атом е асиметричен и може да има една от двете (D- или L-) пространствени конфигурации. Чрез избор на условията на полимеризация и катализатора е възможно да се получи полипропилен, съдържащ предимно една от дадените структури. Такива полимери се наричат изотактични. Полимери, във веригите на които редуващи се асиметрични въглеродни атоми с D- и L-конфигурация се наричат: синдиотактични. В атактичния полипропилен, асиметричните D- и L-конфигурационни атоми са подредени произволно. Изотактичните и синдиотактичните полимери се наричат общо стереоправилни полимери.
Освен това в полипропилена има секции със стереоблокова структура, съдържаща изотактичен и атактичен полипропилен.
Промишлено произвежданият полипропилен е смес от различни структури, чието съотношение зависи от условията на процеса. Най-ценният материал е полимер с ниско съдържание на примеси от атактични и стереоблокови структури.
В зависимост от молекулното тегло и съдържанието на изотактичната част, свойствата на полипропилена варират в широк диапазон. Най-голям практически интерес представлява полипропиленът с молекулно тегло 80 000–200 000 и изотактично съдържание 80–95%.
Съдържанието на изотактичната част в полимера зависи от катализаторите, използвани за полимеризация. Стереорегулярен полимер се образува само в присъствието на такива катализатори, които имат способността да ориентират елементарната единица в определена позиция по отношение на предварително прикрепени групи. Мономерните молекули първо се адсорбират върху повърхността на твърдия катализатор, ориентират се и след това се прикрепят към полимерната верига.
Полимеризацията на пропилена се извършва в присъствието на каталитичен комплекс Al(C2Х5)2Cl/TiCl3 и други катализатори.
Съотношението на компонентите в каталитичната система влияе върху скоростта на полимеризация и стереоспецифичността. При моларно съотношение AlR2CI:TiCl3=2 : 1 показва максималната активност на катализатора, а при съотношение над 3:1 - най-високата стереоспецифичност.
Титанов трихлорид съществува в няколко кристални модификации (α, β, γ, σ). , В присъствието на титанов трихлорид с виолетова α-форма се получава полимер с най-голямо количество изотактичен полипропилен - 80-90%, когато се използва титанов трихлорид с кафява β-форма, полученият полимер съдържа само 40-50 %.
