Matière première pour la production de polypropylène
La matière première pour la production de polypropylène est le propylène.
Le propylène est isolé de la fraction propane-propylène obtenue par craquage et pyrolyse des hydrocarbures pétroliers. La fraction de propylène séparée, contenant environ 80 % de propylène, est soumise à une distillation supplémentaire ; en conséquence, du propylène à une concentration de 98 à 99 % est obtenu.
Le propylène de haute pureté, ne contenant pas d'humidité, d'oxygène, d'oxydes de carbone et d'autres impuretés qui empoisonnent le catalyseur de polymérisation, est obtenu par purification supplémentaire.
La présence d'hydrocarbures saturés d'éthane et de propane dans le propylène n'affecte pas le processus de formation du polymère. C'est la base du procédé technologique de polymérisation du propylène sous forme d'une fraction propane-propylène contenant 30% de propylène et 70% de propane, développé en URSS, dans lequel le propane est un solvant et est utilisé pour évacuer la chaleur de réaction .
Polymérisation du propylène
La polymérisation du propylène en présence de catalyseurs Ziegler-Natta se déroule selon le mécanisme de coordination ionique.
Lors de la polymérisation du propylène, la macromolécule de polypropylène résultante est constituée d'unités élémentaires d'atomes de carbone secondaires et tertiaires régulièrement alternés.
Chaque atome de carbone tertiaire est asymétrique et peut avoir l'une des deux configurations stériques (D- ou L-). En choisissant les conditions de polymérisation et le catalyseur, il est possible d'obtenir du polypropylène contenant principalement l'une des structures données. De tels polymères sont appelés isotactiques. Polymères dans les chaînes dont les atomes de carbone asymétriques alternés de configuration D et L sont appelés: syndiotactiques. Dans le polypropylène atactique, les atomes de configuration D et L asymétriques sont disposés de manière aléatoire. Les polymères isotactiques et syndiotactiques sont collectivement appelés polymères stéréoréguliers.
De plus, dans le polypropylène, il existe des sections avec une structure stéréobloc contenant du polypropylène isotactique et atactique.
Le polypropylène produit industriellement est un mélange de différentes structures, dont le rapport dépend des conditions de traitement. Le matériau le plus précieux est un polymère à faible teneur en impuretés de structures atactiques et stéréoblocs.
Selon le poids moléculaire et la teneur de la partie isotactique, les propriétés du polypropylène varient dans une large gamme. Le polypropylène, d'un poids moléculaire de 80 000 à 200 000 et d'une teneur isotactique de 80 à 95 %, présente le plus grand intérêt pratique.
La teneur de la partie isotactique dans le polymère dépend des catalyseurs utilisés pour la polymérisation. Un polymère stéréorégulier n'est formé qu'en présence de tels catalyseurs qui ont la capacité d'orienter l'unité élémentaire dans une certaine position par rapport aux groupes précédemment attachés. Les molécules de monomères sont d'abord adsorbées à la surface du catalyseur solide, orientées, puis attachées à la chaîne polymère.
La polymérisation du propylène est réalisée en présence d'un complexe catalytique Al(C2H5)2Cl/TiCl3 et autres catalyseurs.
Le rapport des composants dans le système catalytique affecte la vitesse de polymérisation et la stéréospécificité. Au rapport molaire AlR2CI :TiCl3=2 : 1 montre l'activité maximale du catalyseur, et à un rapport supérieur à 3:1 - la stéréospécificité la plus élevée.
Le trichlorure de titane existe sous plusieurs formes cristallines (α, β, γ, σ). , En présence de trichlorure de titane de forme α violette, un polymère est obtenu avec la plus grande quantité de polypropylène isotactique - 80-90%, lors de l'utilisation de trichlorure de titane de forme β brune, le polymère résultant ne contient que 40-50 %.
