Matèria primera per a la producció de polipropilè
La matèria primera per a la producció de polipropilè és el propilè.
El propilè s'aïlla de la fracció propà-propilè obtinguda per craqueig i piròlisi d'hidrocarburs de petroli. La fracció de propilè separada, que conté aproximadament un 80% de propilè, es sotmet a una destil·lació addicional; com a resultat, s'obté propilè de concentració del 98-99%.
Per purificació addicional s'obté propilè d'alta puresa, que no conté humitat, oxigen, òxids de carboni i altres impureses que enverinen el catalitzador de polimerització.
La presència d'hidrocarburs saturats d'etan i propà al propilè no afecta el procés de formació del polímer. Aquesta és la base del procés tecnològic de polimerització del propilè en forma de fracció propà-propi que conté un 30% de propilè i un 70% de propà, desenvolupat a l'URSS, en el qual el propà és un dissolvent i s'utilitza per eliminar la calor de reacció. .
Polimerització del propilè
La polimerització del propilè en presència de catalitzadors de Ziegler-Natta es desenvolupa segons el mecanisme de coordinació iònica.
Durant la polimerització del propilè, la macromolècula de polipropilè resultant consta d'unitats elementals d'àtoms de carboni secundaris i terciaris alternats regularment.
Cada àtom de carboni terciari és asimètric i pot tenir una de dues configuracions estèriques (D- o L-). Seleccionant les condicions de polimerització i el catalitzador, és possible obtenir polipropilè que conté principalment una de les estructures donades. Aquests polímers s'anomenen isotàctics. Els polímers a les cadenes dels quals altern àtoms de carboni asimètrics de configuració D i L s'anomenen: sindiotàctics. En el polipropilè atàctic, els àtoms asimètrics de configuració D i L es disposen aleatòriament. Els polímers isotàctics i sindiotàctics es coneixen col·lectivament com a polímers estereoregulars.
A més, en polipropilè hi ha seccions amb una estructura estereobloc que conté polipropilè isotàctic i atàctic.
El polipropilè produït industrialment és una barreja de diverses estructures, la proporció de les quals depèn de les condicions del procés. El material més valuós és un polímer amb un baix contingut d'impureses d'estructures atàctiques i estereoblocs.
Depenent del pes molecular i del contingut de la part isotàctica, les propietats del polipropilè varien en un ampli rang. De major interès pràctic és el polipropilè amb un pes molecular de 80.000–200.000 i un contingut isotàctic del 80–95%.
El contingut de la part isotàctica del polímer depèn dels catalitzadors utilitzats per a la polimerització. Un polímer estereoregular només es forma en presència d'aquests catalitzadors que tenen la capacitat d'orientar la unitat elemental en una posició determinada respecte als grups prèviament units. Les molècules de monòmers s'adsorbeixen primer a la superfície del catalitzador sòlid, s'orienten i després s'uneixen a la cadena del polímer.
La polimerització del propilè es porta a terme en presència d'un complex catalític Al(C2H5)2Cl/TiCl3 i altres catalitzadors.
La proporció de components del sistema catalític afecta la velocitat de polimerització i l'estereoespecificitat. A la relació molar AlR2CI: TiCl3=2: 1 mostra l'activitat màxima del catalitzador, i en una proporció superior a 3:1 - la més alta estereoespecificitat.
El triclorur de titani existeix en diverses modificacions cristal·lines (α, β, γ, σ). , En presència de triclorur de titani de la forma α violeta, s'obté un polímer amb la major quantitat de polipropilè isotàctic - 80-90%, quan s'utilitza triclorur de titani de la forma β marró, el polímer resultant només conté 40-50 %.
