Sirovina za proizvodnju polipropilena
Sirovina za proizvodnju polipropilena je propilen.
Propilen se izolira iz propan-propilenske frakcije dobivene krekiranjem i pirolizom naftnih ugljikovodika. Odvojena frakcija propilena, koja sadrži oko 80% propilena, podvrgava se dodatnoj destilaciji; kao rezultat dobiva se propilen koncentracije 98-99%.
Dodatnim pročišćavanjem dobiva se propilen visoke čistoće, koji ne sadrži vlagu, kisik, ugljikove okside i druge nečistoće koje truju katalizator polimerizacije.
Prisutnost zasićenih ugljikovodika etana i propana u propilenu ne utječe na proces stvaranja polimera. To je osnova za tehnološki proces polimerizacije propilena u obliku propan-propilenske frakcije koja sadrži 30% propilena i 70% propana, razvijen u SSSR-u, u kojem je propan otapalo i koristi se za uklanjanje topline reakcije .
Polimerizacija propilena
Polimerizacija propilena u prisutnosti Ziegler-Natta katalizatora odvija se prema mehanizmu ionske koordinacije.
Tijekom polimerizacije propilena, rezultirajuća polipropilenska makromolekula sastoji se od elementarnih jedinica sekundarnih i tercijalnih ugljikovih atoma koji se redovito izmjenjuju.
Svaki tercijarni atom ugljika je asimetričan i može imati jednu od dvije (D- ili L-) sterične konfiguracije. Odabirom uvjeta polimerizacije i katalizatora moguće je dobiti polipropilen koji sadrži uglavnom jednu od zadanih struktura. Takvi polimeri nazivaju se izotaktičkim. Polimeri u čijim se lancima izmjenjuju asimetrični ugljikovi atomi D- i L-konfiguracije nazivaju se: sindiotaktički. U ataktičkom polipropilenu, atomi asimetrične D- i L-konfiguracije raspoređeni su nasumično. Izotaktički i sindiotaktički polimeri zajednički se nazivaju stereoregularni polimeri.
Osim toga, u polipropilenu postoje sekcije sa stereoblok strukturom koje sadrže izotaktički i ataktički polipropilen.
Industrijski proizvedeni polipropilen je mješavina različitih struktura, čiji omjer ovisi o uvjetima procesa. Najvrjedniji materijal je polimer s niskim sadržajem nečistoća ataktičkih i stereoblok struktura.
Ovisno o molekularnoj masi i sadržaju izotaktičkog dijela, svojstva polipropilena variraju u širokom rasponu. Najveći praktični interes je polipropilen s molekularnom težinom od 80 000 – 200 000 i izotaktičkim sadržajem od 80 – 95%.
Sadržaj izotaktičkog dijela u polimeru ovisi o katalizatorima koji se koriste za polimerizaciju. Stereoregularni polimer nastaje samo u prisutnosti takvih katalizatora koji imaju sposobnost orijentacije elementarne jedinice u određenom položaju u odnosu na prethodno vezane skupine. Molekule monomera se prvo adsorbiraju na površini čvrstog katalizatora, orijentiraju i zatim vežu na polimerni lanac.
Polimerizacija propilena provodi se u prisutnosti katalitičkog kompleksa Al(C2H5)2Cl/TiCl3 i drugi katalizatori.
Omjer komponenti u katalitičkom sustavu utječe na brzinu polimerizacije i stereospecifičnost. Pri molarnom omjeru AlR2CI:TiCl3=2 : 1 pokazuje maksimalnu aktivnost katalizatora, a u omjeru većem od 3:1 - najveću stereospecifičnost.
Titanov triklorid postoji u nekoliko kristalnih modifikacija (α, β, γ, σ). , U prisutnosti titanovog triklorida ljubičastog α-oblika, dobiva se polimer s najvećom količinom izotaktičkog polipropilena - 80-90%, kada se koristi titan triklorid smeđeg β-oblika, dobiveni polimer sadrži samo 40-50 %.
