Raaka-aine polypropeenin valmistukseen
Polypropeenin valmistuksen raaka-aine on propeeni.
Propyleeni eristetään propaani-propeenifraktiosta, joka saadaan krakkauksella ja pyrolyysillä maaöljyhiilivetyjä. Erotulle propeenifraktiolle, joka sisältää noin 80 % propeenia, suoritetaan lisätislaus; tuloksena saadaan propeenia, jonka pitoisuus on 98-99 %.
Erittäin puhdasta propeenia, joka ei sisällä kosteutta, happea, hiilioksideja ja muita epäpuhtauksia, jotka myrkyttävät polymerointikatalyyttiä, saadaan lisäpuhdistuksella.
Etaanin ja propaanin tyydyttyneiden hiilivetyjen läsnäolo propeenissa ei vaikuta polymeerin muodostumisprosessiin. Tämä on perusta Neuvostoliitossa kehitetylle 30 % propeenia ja 70 % propaania sisältävän propeeni-propeenifraktion muodossa olevan propeenin polymerointiprosessille, jossa propaani on liuotin ja jota käytetään poistamaan reaktiolämpö. .
Propyleenin polymerointi
Propyleenin polymerointi Ziegler-Natta-katalyyttien läsnä ollessa etenee ionikoordinaatiomekanismin mukaisesti.
Propeenin polymeroinnin aikana tuloksena oleva polypropeenimakromolekyyli koostuu säännöllisesti vuorottelevista sekundaarisista ja tertiaarisista hiiliatomeista.
Jokainen tertiäärinen hiiliatomi on asymmetrinen ja sillä voi olla yksi kahdesta (D- tai L-) steerisestä konfiguraatiosta. Polymerointiolosuhteet ja katalyytti valitsemalla on mahdollista saada polypropeenia, joka sisältää pääasiassa yhtä annetuista rakenteista. Tällaisia polymeerejä kutsutaan isotaktiksi. Polymeerejä, joiden ketjuissa vuorottelevia epäsymmetrisiä D- ja L-konfiguraation hiiliatomeja kutsutaan syndiotaktisiksi. Ataktisessa polypropyleenissä asymmetriset D- ja L-konfiguraatioatomit ovat satunnaisesti järjestettyjä. Isotaktisia ja syndiotaktisia polymeerejä kutsutaan yhteisesti stereosäännöllisiksi polymeereiksi.
Lisäksi polypropeenissa on stereoblokkirakenteisia osia, jotka sisältävät isotaktista ja ataktista polypropeenia.
Teollisesti valmistettu polypropeeni on sekoitus erilaisia rakenteita, joiden suhde riippuu prosessiolosuhteista. Arvokkain materiaali on polymeeri, jossa on vähän ataktisten ja stereoblokkirakenteiden epäpuhtauksia.
Molekyylipainosta ja isotaktisen osan sisällöstä riippuen polypropeenin ominaisuudet vaihtelevat laajalla alueella. Käytännön kiinnostavinta on polypropeeni, jonka molekyylipaino on 80 000–200 000 ja isotaktinen pitoisuus 80–95 %.
Polymeerin isotaktisen osan pitoisuus riippuu polymerointiin käytetyistä katalyyteistä. Stereosäännöllinen polymeeri muodostuu vain sellaisten katalyyttien läsnä ollessa, joilla on kyky orientoida alkuaineyksikkö tiettyyn asemaan suhteessa aiemmin kiinnittyneisiin ryhmiin. Monomeerimolekyylit adsorboidaan ensin kiinteän katalyytin pintaan, orientoidaan ja kiinnitetään sitten polymeeriketjuun.
Propyleenin polymerointi suoritetaan katalyyttisen kompleksin Al(C2H5)2Cl/TiCl3 ja muut katalyytit.
Komponenttien suhde katalyyttijärjestelmässä vaikuttaa polymeroitumisnopeuteen ja stereospesifisyyteen. Moolisuhteella AlR2CI: TiCl3=2:1 osoittaa katalyytin maksimiaktiivisuuden ja suhteella, joka ylittää 3:1 - korkeimman stereospesifisyyden.
Titaanitrikloridia esiintyy useissa kiteisissä muunnelmissa (α, β, γ, σ). , Violetin α-muodon titaanitrikloridin läsnä ollessa saadaan polymeeriä, jossa on suurin määrä isotaktista polypropeenia - 80-90%, kun käytetään ruskean β-muodon titaanitrikloridia, tuloksena oleva polymeeri sisältää vain 40-50 %.
