Materia prima pentru productia de polipropilena
Materia primă pentru producția de polipropilenă este propilena.
Propilena este izolată din fracția propan-propilenă obținută prin cracarea și piroliza hidrocarburilor petroliere. Fracția de propilenă separată, care conține aproximativ 80% propilenă, este supusă distilarii suplimentare; ca urmare, se obține propilenă cu o concentrație de 98-99%.
Propilena de înaltă puritate, care nu conține umiditate, oxigen, oxizi de carbon și alte impurități care otrăvește catalizatorul de polimerizare, se obține prin purificare suplimentară.
Prezența hidrocarburilor saturate de etan și propan în propilenă nu afectează procesul de formare a polimerului. Aceasta este baza procesului tehnologic de polimerizare a propilenei sub formă de fracție propan-propilenă care conține 30% propilenă și 70% propan, dezvoltat în URSS, în care propanul este un solvent și este utilizat pentru a îndepărta căldura de reacție. .
Polimerizarea propilenei
Polimerizarea propilenei în prezența catalizatorilor Ziegler-Natta are loc conform mecanismului de coordonare ionică.
În timpul polimerizării propilenei, macromolecula de polipropilenă rezultată constă din unități elementare de atomi de carbon secundari și terțiari alternați în mod regulat.
Fiecare atom de carbon terțiar este asimetric și poate avea una dintre cele două configurații sterice (D- sau L-). Prin selectarea condițiilor de polimerizare și a catalizatorului, este posibil să se obțină polipropilenă care conține în principal una dintre structurile date. Astfel de polimeri se numesc izotactic. Polimerii în lanțurile cărora alternați atomi de carbon asimetrici de configurație D și L se numesc: sindiotactic. În polipropilena atactică, atomii asimetrici de configurație D și L sunt aranjați aleatoriu. Polimerii izotactici și sindiotactici sunt denumiți în mod colectiv polimeri stereoregulari.
În plus, în polipropilenă există secțiuni cu o structură stereobloc care conține polipropilenă izotactică și atactică.
Polipropilena produsă industrial este un amestec de diferite structuri, al căror raport depinde de condițiile procesului. Cel mai valoros material este un polimer cu un conținut scăzut de impurități ale structurilor atactice și stereobloc.
În funcție de greutatea moleculară și de conținutul părții izotactice, proprietățile polipropilenei variază într-un interval larg. De cel mai mare interes practic este polipropilena cu o greutate moleculară de 80.000–200.000 și un conținut izotactic de 80–95%.
Conținutul părții izotactice din polimer depinde de catalizatorii utilizați pentru polimerizare. Un polimer stereoregulat se formează numai în prezența unor astfel de catalizatori care au capacitatea de a orienta unitatea elementară într-o anumită poziție în raport cu grupurile atașate anterior. Moleculele de monomer sunt mai întâi adsorbite pe suprafața catalizatorului solid, orientate și apoi atașate de lanțul polimeric.
Polimerizarea propilenei se realizează în prezența unui complex catalitic Al(C2H5)2Cl/TiCl3 și alți catalizatori.
Raportul componentelor din sistemul catalitic afectează rata de polimerizare și stereospecificitatea. La raportul molar AlR2CI:TiCl3=2 : 1 arată activitatea maximă a catalizatorului, iar la un raport care depășește 3:1 - cea mai mare stereospecificitate.
Triclorura de titan există în mai multe modificări cristaline (α, β, γ, σ). , În prezența triclorurii de titan din forma violetă α, se obține un polimer cu cea mai mare cantitate de polipropilenă izotactică - 80-90%, când se utilizează triclorura de titan cu forma β maro, polimerul rezultat conține doar 40-50 %.
