Materia prima para la producción de polipropileno.
La materia prima para la producción de polipropileno es el propileno.
El propileno se aísla de la fracción propano-propileno obtenida por craqueo y pirólisis de hidrocarburos de petróleo. La fracción de propileno separada, que contiene aproximadamente un 80 % de propileno, se somete a una destilación adicional; como resultado se obtiene propileno de 98-99% de concentración.
El propileno de alta pureza, que no contiene humedad, oxígeno, óxidos de carbono y otras impurezas que envenenan el catalizador de polimerización, se obtiene mediante purificación adicional.
La presencia de hidrocarburos saturados de etano y propano en el propileno no afecta el proceso de formación del polímero. Esta es la base del proceso tecnológico de polimerización de propileno en forma de una fracción de propano-propileno que contiene 30% de propileno y 70% de propano, desarrollado en la URSS, en el que el propano es un solvente y se usa para eliminar el calor de reacción. .
Polimerización de propileno
La polimerización de propileno en presencia de catalizadores de Ziegler-Natta procede según el mecanismo de coordinación iónica.
Durante la polimerización del propileno, la macromolécula de polipropileno resultante consta de unidades elementales de átomos de carbono secundarios y terciarios que se alternan regularmente.
Cada átomo de carbono terciario es asimétrico y puede tener una de dos configuraciones estéricas (D- o L-). Seleccionando las condiciones de polimerización y el catalizador, es posible obtener polipropileno que contiene principalmente una de las estructuras dadas. Tales polímeros se llaman isotácticos. Los polímeros en cuyas cadenas se alternan átomos de carbono asimétricos de configuración D y L se denominan: sindiotácticos. En el polipropileno atáctico, los átomos de configuración asimétrica D y L están dispuestos al azar. Los polímeros isotácticos y sindiotácticos se denominan colectivamente polímeros estereorregulares.
Además, en polipropileno existen secciones con estructura estereobloque que contienen polipropileno isotáctico y atáctico.
El polipropileno producido industrialmente es una mezcla de varias estructuras, cuya proporción depende de las condiciones del proceso. El material más valioso es un polímero con un bajo contenido de impurezas de estructuras atácticas y estereobloque.
Según el peso molecular y el contenido de la parte isotáctica, las propiedades del polipropileno varían en un amplio rango. De mayor interés práctico es el polipropileno con un peso molecular de 80 000 a 200 000 y un contenido isotáctico de 80 a 95 %.
El contenido de la parte isotáctica en el polímero depende de los catalizadores utilizados para la polimerización. Un polímero estereorregular se forma solo en presencia de catalizadores que tienen la capacidad de orientar la unidad elemental en una posición determinada con respecto a los grupos previamente unidos. Las moléculas de monómero se adsorben primero en la superficie del catalizador sólido, se orientan y luego se unen a la cadena de polímero.
La polimerización del propileno se lleva a cabo en presencia de un complejo catalítico Al(C2H5)2Cl/TiCl3 y otros catalizadores.
La proporción de componentes en el sistema catalítico afecta la velocidad de polimerización y la estereoespecificidad. En la relación molar AlR2CI:TiCl3=2 : 1 muestra la actividad máxima del catalizador, y en una relación superior a 3:1, la estereoespecificidad más alta.
El tricloruro de titanio existe en varias modificaciones cristalinas (α, β, γ, σ). , En presencia de tricloruro de titanio de la forma α violeta, se obtiene un polímero con la mayor cantidad de polipropileno isotáctico: 80-90%, cuando se usa tricloruro de titanio de la forma β marrón, el polímero resultante contiene solo 40-50 %
