Matéria prima para produção de polipropileno
A matéria-prima para a produção de polipropileno é o propeno.
O propileno é isolado da fração propano-propileno obtida por craqueamento e pirólise de hidrocarbonetos de petróleo. A fração de propileno separada, contendo cerca de 80% de propileno, é submetida a destilação adicional; como resultado, obtém-se propileno de concentração de 98-99%.
Propileno de alta pureza, não contendo umidade, oxigênio, óxidos de carbono e outras impurezas que envenenam o catalisador de polimerização, é obtido por purificação adicional.
A presença de hidrocarbonetos saturados de etano e propano no propileno não afeta o processo de formação do polímero. Esta é a base para o processo tecnológico de polimerização do propileno na forma de uma fração propano-propileno contendo 30% de propileno e 70% de propano, desenvolvido na URSS, no qual o propano é um solvente e é usado para remover o calor da reação .
Polimerização de propileno
A polimerização do propileno na presença de catalisadores Ziegler-Natta ocorre de acordo com o mecanismo de coordenação iônica.
Durante a polimerização do propileno, a macromolécula de polipropileno resultante consiste em unidades elementares de átomos de carbono secundários e terciários regularmente alternados.
Cada átomo de carbono terciário é assimétrico e pode ter uma de duas configurações estéricas (D- ou L-). Selecionando as condições de polimerização e o catalisador, é possível obter polipropileno contendo principalmente uma das estruturas dadas. Esses polímeros são chamados isotáticos. Polímeros nas cadeias dos quais átomos de carbono assimétricos alternados da configuração D e L são chamados: sindiotáticos. No polipropileno atático, os átomos assimétricos de configuração D e L são dispostos aleatoriamente. Polímeros isotáticos e sindiotáticos são coletivamente referidos como polímeros estereoregulares.
Além disso, no polipropileno existem seções com estrutura estereobloco contendo polipropileno isotático e atático.
O polipropileno produzido industrialmente é uma mistura de várias estruturas, cuja proporção depende das condições do processo. O material mais valioso é um polímero com baixo teor de impurezas de estruturas atáticas e estereobloco.
Dependendo do peso molecular e do conteúdo da parte isotática, as propriedades do polipropileno variam em uma ampla faixa. De maior interesse prático é o polipropileno com peso molecular de 80.000 a 200.000 e conteúdo isotático de 80 a 95%.
O conteúdo da parte isotática no polímero depende dos catalisadores usados para a polimerização. Um polímero estereoregular é formado apenas na presença de tais catalisadores que têm a capacidade de orientar a unidade elementar em uma determinada posição em relação a grupos previamente ligados. As moléculas de monômero são primeiro adsorvidas na superfície do catalisador sólido, orientadas e depois ligadas à cadeia polimérica.
A polimerização do propileno é realizada na presença de um complexo catalítico Al(C2H5)2Cl/TiCl3 e outros catalisadores.
A proporção de componentes no sistema catalítico afeta a taxa de polimerização e a estereoespecificidade. Na razão molar AlR2CI:TiCl3=2: 1 mostra a atividade máxima do catalisador e em uma proporção superior a 3:1 - a estereoespecificidade mais alta.
O tricloreto de titânio existe em várias modificações cristalinas (α, β, γ, σ). , Na presença de tricloreto de titânio da forma α violeta, um polímero é obtido com a maior quantidade de polipropileno isotático - 80-90%, ao usar tricloreto de titânio da forma β marrom, o polímero resultante contém apenas 40-50 %.
