Råmaterial för polypropentillverkning
Råvaran för framställning av polypropen är propen.
Propen isoleras från propan-propenfraktionen som erhålls genom krackning och pyrolys av petroleumkolväten. Den separerade propenfraktionen, innehållande cirka 80 % propen, utsätts för ytterligare destillation; som ett resultat erhålls propen med en koncentration av 98-99 %.
Propen av hög renhet, som inte innehåller fukt, syre, koloxider och andra föroreningar som förgiftar polymerisationskatalysatorn, erhålls genom ytterligare rening.
Närvaron av mättade kolväten av etan och propan i propen påverkar inte processen för polymerbildning. Detta är grunden för den teknologiska processen för polymerisation av propen i form av en propan-propenfraktion innehållande 30% propen och 70% propan, utvecklad i Sovjetunionen, där propan är ett lösningsmedel och används för att avlägsna reaktionsvärmen .
Polymerisation av propen
Polymerisationen av propen i närvaro av Ziegler-Natta-katalysatorer fortskrider enligt jonkoordinationsmekanismen.
Under polymerisationen av propen består den resulterande polypropenmakromolekylen av elementära enheter av regelbundet alternerande sekundära och tertiära kolatomer.
Varje tertiär kolatom är asymmetrisk och kan ha en av två (D- eller L-) steriska konfigurationer. Genom att välja polymerisationsbetingelserna och katalysatorn är det möjligt att erhålla polypropen innehållande huvudsakligen en av de givna strukturerna. Sådana polymerer kallas isotaktiska. Polymerer i vars kedjor omväxlande asymmetriska kolatomer i D- och L-konfigurationen kallas: syndiotaktiska. I ataktisk polypropen är de asymmetriska D- och L-konfigurationsatomerna ordnade slumpmässigt. Isotaktiska och syndiotaktiska polymerer kallas gemensamt för stereoregelbundna polymerer.
Dessutom finns det i polypropen sektioner med en stereoblockstruktur som innehåller isotaktisk och ataktisk polypropen.
Industriellt producerad polypropen är en blandning av olika strukturer, vars förhållande beror på processförhållandena. Det mest värdefulla materialet är en polymer med ett lågt innehåll av föroreningar av ataktiska och stereoblockstrukturer.
Beroende på molekylvikten och innehållet i den isotaktiska delen varierar polypropens egenskaper över ett brett intervall. Av största praktiska intresse är polypropen med en molekylvikt på 80 000–200 000 och en isotaktisk halt på 80–95 %.
Innehållet av den isotaktiska delen i polymeren beror på de katalysatorer som används för polymerisation. En stereoregelbunden polymer bildas endast i närvaro av sådana katalysatorer som har förmågan att orientera den elementära enheten i en viss position med avseende på tidigare bundna grupper. Monomermolekylerna adsorberas först på ytan av den fasta katalysatorn, orienteras och fästs sedan till polymerkedjan.
Polymerisation av propen utförs i närvaro av ett katalytiskt komplex Al(C2H5)2Cl/TiCl3 och andra katalysatorer.
Förhållandet mellan komponenter i det katalytiska systemet påverkar polymerisationshastigheten och stereospecificiteten. Vid molförhållandet AlR2CI:TiCl3=2 : 1 visar den maximala aktiviteten för katalysatorn och vid ett förhållande som överstiger 3:1 - den högsta stereospecificiteten.
Titantriklorid finns i flera kristallina modifikationer (α, β, γ, σ). , I närvaro av titantriklorid av den violetta a-formen erhålls en polymer med den största mängden isotaktisk polypropen - 80-90%, när titantriklorid av den bruna β-formen används, innehåller den resulterande polymeren endast 40-50 %.
