Πρώτη ύλη για την παραγωγή πολυπροπυλενίου
Η πρώτη ύλη για την παραγωγή πολυπροπυλενίου είναι το προπυλένιο.
Το προπυλένιο απομονώνεται από το κλάσμα προπανίου-προπυλενίου που λαμβάνεται με πυρόλυση και πυρόλυση υδρογονανθράκων πετρελαίου. Το διαχωρισμένο κλάσμα προπυλενίου, που περιέχει περίπου 80% προπυλένιο, υποβάλλεται σε πρόσθετη απόσταξη. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνεται προπυλένιο συγκέντρωσης 98-99%.
Προπυλένιο υψηλής καθαρότητας, που δεν περιέχει υγρασία, οξυγόνο, οξείδια του άνθρακα και άλλες ακαθαρσίες που δηλητηριάζουν τον καταλύτη πολυμερισμού, λαμβάνεται με πρόσθετο καθαρισμό.
Η παρουσία κορεσμένων υδρογονανθράκων αιθανίου και προπανίου στο προπυλένιο δεν επηρεάζει τη διαδικασία σχηματισμού πολυμερούς. Αυτή είναι η βάση για την τεχνολογική διαδικασία πολυμερισμού του προπυλενίου με τη μορφή κλάσματος προπανίου-προπυλενίου που περιέχει 30% προπυλένιο και 70% προπάνιο, που αναπτύχθηκε στην ΕΣΣΔ, στην οποία το προπάνιο είναι διαλύτης και χρησιμοποιείται για την αφαίρεση της θερμότητας της αντίδρασης .
Πολυμερισμός προπυλενίου
Ο πολυμερισμός του προπυλενίου παρουσία καταλυτών Ziegler-Natta προχωρά σύμφωνα με τον μηχανισμό συντονισμού ιόντων.
Κατά τον πολυμερισμό του προπυλενίου, το προκύπτον μακρομόριο πολυπροπυλενίου αποτελείται από στοιχειώδεις μονάδες τακτικά εναλλασσόμενων δευτερογενών και τριτογενών ατόμων άνθρακα.
Κάθε τριτογενές άτομο άνθρακα είναι ασύμμετρο και μπορεί να έχει μία από τις δύο (D- ή L-) στερεοχημικές διαμορφώσεις. Επιλέγοντας τις συνθήκες πολυμερισμού και τον καταλύτη, είναι δυνατό να ληφθεί πολυπροπυλένιο που περιέχει κυρίως μία από τις δεδομένες δομές. Τέτοια πολυμερή ονομάζονται ισοτακτικά. Τα πολυμερή στις αλυσίδες των οποίων τα εναλλασσόμενα ασύμμετρα άτομα άνθρακα της διαμόρφωσης D και L ονομάζονται: συνδιοτακτικά. Στο ατακτικό πολυπροπυλένιο, τα άτομα ασύμμετρης διαμόρφωσης D και L διατάσσονται τυχαία. Τα ισοτακτικά και συνδιοτακτικά πολυμερή αναφέρονται συλλογικά ως στερεοκανονικά πολυμερή.
Επιπλέον, στο πολυπροπυλένιο υπάρχουν τμήματα με δομή στερεομπλόκ που περιέχουν ισοτακτικό και ατακτικό πολυπροπυλένιο.
Το βιομηχανικά παραγόμενο πολυπροπυλένιο είναι ένα μείγμα διαφόρων δομών, η αναλογία των οποίων εξαρτάται από τις συνθήκες της διαδικασίας. Το πιο πολύτιμο υλικό είναι ένα πολυμερές με χαμηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες ατακτικών και στερεομπλόκων.
Ανάλογα με το μοριακό βάρος και την περιεκτικότητα του ισοτακτικού μέρους, οι ιδιότητες του πολυπροπυλενίου ποικίλλουν σε ένα ευρύ φάσμα. Το μεγαλύτερο πρακτικό ενδιαφέρον είναι το πολυπροπυλένιο με μοριακό βάρος 80.000–200.000 και ισοτακτική περιεκτικότητα 80–95%.
Η περιεκτικότητα του ισοτακτικού μέρους στο πολυμερές εξαρτάται από τους καταλύτες που χρησιμοποιούνται για τον πολυμερισμό. Ένα στερεοκανονικό πολυμερές σχηματίζεται μόνο παρουσία τέτοιων καταλυτών που έχουν την ικανότητα να προσανατολίζουν τη στοιχειώδη μονάδα σε μια ορισμένη θέση σε σχέση με προηγουμένως συνδεδεμένες ομάδες. Τα μόρια μονομερούς απορροφώνται πρώτα στην επιφάνεια του στερεού καταλύτη, προσανατολίζονται και μετά συνδέονται με την αλυσίδα του πολυμερούς.
Ο πολυμερισμός του προπυλενίου πραγματοποιείται παρουσία ενός καταλυτικού συμπλόκου Al(C2H5)2Cl/TiCl3 και άλλους καταλύτες.
Η αναλογία των συστατικών στο καταλυτικό σύστημα επηρεάζει τον ρυθμό πολυμερισμού και τη στερεοειδικότητα. Στη μοριακή αναλογία AlR2CI: TiCl3=2: 1 δείχνει τη μέγιστη δραστηριότητα του καταλύτη και σε αναλογία που υπερβαίνει το 3:1 - την υψηλότερη στερεοειδικότητα.
Το τριχλωριούχο τιτάνιο υπάρχει σε διάφορες κρυσταλλικές τροποποιήσεις (α, β, γ, σ). , Παρουσία τριχλωριούχου τιτανίου της ιώδους α-μορφής, λαμβάνεται ένα πολυμερές με τη μεγαλύτερη ποσότητα ισοτακτικού πολυπροπυλενίου - 80-90%, όταν χρησιμοποιείται τριχλωριούχο τιτάνιο της καφέ β-μορφής, το πολυμερές που προκύπτει περιέχει μόνο 40-50 %.
