Råstoff for polypropylenproduksjon
Råstoffet for produksjon av polypropylen er propylen.
Propylen isoleres fra propan-propylenfraksjonen oppnådd ved krakking og pyrolyse av petroleumshydrokarboner. Den separerte propylenfraksjonen, inneholdende ca. 80% propylen, utsettes for ytterligere destillasjon; som et resultat oppnås propylen med 98-99% konsentrasjon.
Propylen med høy renhet, som ikke inneholder fuktighet, oksygen, karbonoksider og andre urenheter som forgifter polymerisasjonskatalysatoren, oppnås ved ytterligere rensing.
Tilstedeværelsen av mettede hydrokarboner av etan og propan i propylen påvirker ikke prosessen med polymerdannelse. Dette er grunnlaget for den teknologiske prosessen med polymerisering av propylen i form av en propan-propylenfraksjon som inneholder 30% propylen og 70% propan, utviklet i USSR, der propan er et løsningsmiddel og brukes til å fjerne reaksjonsvarmen. .
Polymerisering av propylen
Polymerisasjonen av propylen i nærvær av Ziegler-Natta-katalysatorer fortsetter i henhold til ionekoordinasjonsmekanismen.
Under polymerisasjonen av propylen består det resulterende polypropylenmakromolekylet av elementære enheter av regelmessig vekslende sekundære og tertiære karbonatomer.
Hvert tertiært karbonatom er asymmetrisk og kan ha en av to (D- eller L-) steriske konfigurasjoner. Ved å velge polymerisasjonsbetingelsene og katalysatoren er det mulig å oppnå polypropylen som hovedsakelig inneholder en av de gitte strukturene. Slike polymerer kalles isotaktiske. Polymerer i kjedene som alternerende asymmetriske karbonatomer i D- og L-konfigurasjonen kalles: syndiotaktiske. I ataktisk polypropylen er de asymmetriske D- og L-konfigurasjonsatomene ordnet tilfeldig. Isotaktiske og syndiotaktiske polymerer blir samlet referert til som stereoregulære polymerer.
I tillegg er det i polypropylen seksjoner med en stereoblokkstruktur som inneholder isotaktisk og ataktisk polypropylen.
Industrielt produsert polypropylen er en blanding av ulike strukturer, hvor forholdet avhenger av prosessforholdene. Det mest verdifulle materialet er en polymer med lavt innhold av urenheter av ataktiske og stereoblokkstrukturer.
Avhengig av molekylvekten og innholdet i den isotaktiske delen, varierer egenskapene til polypropylen over et bredt område. Av størst praktisk interesse er polypropylen med en molekylvekt på 80 000–200 000 og et isotaktisk innhold på 80–95 %.
Innholdet av den isotaktiske delen i polymeren avhenger av katalysatorene som brukes til polymerisering. En stereoregulær polymer dannes bare i nærvær av slike katalysatorer som har evnen til å orientere den elementære enheten i en bestemt posisjon med hensyn til tidligere festede grupper. Monomermolekylene blir først adsorbert på overflaten av den faste katalysatoren, orientert og deretter festet til polymerkjeden.
Polymerisering av propylen utføres i nærvær av et katalytisk kompleks Al(C2H5)2Cl/TiCl3 og andre katalysatorer.
Forholdet mellom komponenter i det katalytiske systemet påvirker polymerisasjonshastigheten og stereospesifisiteten. Ved molforholdet AlR2CI: TiCl3=2 : 1 viser den maksimale aktiviteten til katalysatoren, og ved et forhold som overstiger 3:1 - den høyeste stereospesifisiteten.
Titantriklorid finnes i flere krystallinske modifikasjoner (α, β, γ, σ). , I nærvær av titantriklorid av den fiolette α-formen oppnås en polymer med den største mengden isotaktisk polypropylen - 80-90%, ved bruk av titantriklorid av den brune β-formen inneholder den resulterende polymeren bare 40-50 %.
