Izejviela polipropilēna ražošanai
Polipropilēna ražošanas izejviela ir propilēns.
Propilēnu izdala no propāna-propilēna frakcijas, kas iegūta, krekinga un pirolīzes rezultātā naftas ogļūdeņražiem. Atdalītā propilēna frakcija, kas satur apmēram 80% propilēna, tiek pakļauta papildu destilācijai; rezultātā tiek iegūts propilēns ar 98-99% koncentrāciju.
Augstas tīrības propilēnu, kas nesatur mitrumu, skābekli, oglekļa oksīdus un citus piemaisījumus, kas saindē polimerizācijas katalizatoru, iegūst ar papildu attīrīšanu.
Piesātināto etāna un propāna ogļūdeņražu klātbūtne propilēnā neietekmē polimēra veidošanās procesu. Tas ir PSRS izstrādātā propilēna polimerizācijas tehnoloģiskais process propāna-propilēna frakcijas veidā, kas satur 30% propilēna un 70% propāna, kurā propāns ir šķīdinātājs un tiek izmantots reakcijas siltuma noņemšanai. .
Propilēna polimerizācija
Propilēna polimerizācija Ziegler-Natta katalizatoru klātbūtnē notiek saskaņā ar jonu koordinācijas mehānismu.
Propilēna polimerizācijas laikā iegūtā polipropilēna makromolekula sastāv no elementārām vienībām ar regulāri mainīgiem sekundāriem un terciāriem oglekļa atomiem.
Katrs terciārais oglekļa atoms ir asimetrisks, un tam var būt viena no divām (D- vai L-) steriskām konfigurācijām. Izvēloties polimerizācijas apstākļus un katalizatoru, iespējams iegūt polipropilēnu, kas satur galvenokārt vienu no dotajām struktūrām. Šādus polimērus sauc par izotaktiskiem. Polimērus, kuru ķēdēs mainīgos asimetriskos oglekļa atomus D un L konfigurācijā sauc par sindiotaktiskiem. Ataktiskajā polipropilēnā asimetriskās D un L konfigurācijas atomi ir izkārtoti nejauši. Izotaktiskie un sindiotaktiskie polimēri kopā tiek saukti par stereoregulāriem polimēriem.
Turklāt polipropilēnā ir sekcijas ar stereobloku struktūru, kas satur izotaktisku un ataktisko polipropilēnu.
Rūpnieciski ražots polipropilēns ir dažādu struktūru maisījums, kuru attiecība ir atkarīga no procesa apstākļiem. Visvērtīgākais materiāls ir polimērs ar zemu ataktisko un stereobloku struktūru piemaisījumu saturu.
Atkarībā no molekulmasas un izotaktiskās daļas satura polipropilēna īpašības atšķiras plašā diapazonā. Vislielāko praktisko interesi rada polipropilēns, kura molekulmasa ir 80 000–200 000 un izotaktiskais saturs ir 80–95%.
Izotaktiskās daļas saturs polimērā ir atkarīgs no polimerizācijai izmantotajiem katalizatoriem. Stereoregulārais polimērs veidojas tikai tādu katalizatoru klātbūtnē, kuriem ir spēja orientēt elementāro vienību noteiktā stāvoklī attiecībā pret iepriekš pievienotajām grupām. Monomēra molekulas vispirms adsorbē uz cietā katalizatora virsmas, orientē un pēc tam pievieno polimēra ķēdei.
Propilēna polimerizāciju veic katalītiskā kompleksa Al(C) klātbūtnē2H5)2Cl/TiCl3 un citi katalizatori.
Komponentu attiecība katalītiskajā sistēmā ietekmē polimerizācijas ātrumu un stereospecifiskumu. Pie molārās attiecības AlR2CI: TiCl3=2 : 1 parāda katalizatora maksimālo aktivitāti, un pie attiecības, kas pārsniedz 3:1, - augstāko stereospecificitāti.
Titāna trihlorīds pastāv vairākās kristāliskās modifikācijās (α, β, γ, σ). , Violetās α formas titāna trihlorīda klātbūtnē tiek iegūts polimērs ar lielāko izotaktiskā polipropilēna daudzumu - 80-90%, izmantojot brūnās β formas titāna trihlorīdu, iegūtais polimērs satur tikai 40-50 %.
