Hilaw na materyal para sa produksyon ng polypropylene
Ang feedstock para sa produksyon ng polypropylene ay propylene.
Ang propylene ay nakahiwalay sa propane-propylene fraction na nakuha sa pamamagitan ng pag-crack at pyrolysis ng petroleum hydrocarbons. Ang hiwalay na propylene fraction, na naglalaman ng humigit-kumulang 80% propylene, ay napapailalim sa karagdagang paglilinis; bilang resulta, nakuha ang propylene ng 98-99% na konsentrasyon.
Ang propylene na may mataas na kadalisayan, na hindi naglalaman ng kahalumigmigan, oxygen, carbon oxide at iba pang mga impurities na nakakalason sa polymerization catalyst, ay nakuha sa pamamagitan ng karagdagang paglilinis.
Ang pagkakaroon ng saturated hydrocarbons ng ethane at propane sa propylene ay hindi nakakaapekto sa proseso ng pagbuo ng polimer. Ito ang batayan para sa teknolohikal na proseso ng polymerization ng propylene sa anyo ng propane-propylene fraction na naglalaman ng 30% propylene at 70% propane, na binuo sa USSR, kung saan ang propane ay isang solvent at ginagamit upang alisin ang init ng reaksyon. .
Polimerisasyon ng propylene
Ang polymerization ng propylene sa pagkakaroon ng Ziegler-Natta catalysts ay nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng koordinasyon ng ion.
Sa panahon ng polymerization ng propylene, ang nagreresultang polypropylene macromolecule ay binubuo ng mga elementary unit ng regular na alternating secondary at tertiary carbon atoms.
Ang bawat tertiary carbon atom ay asymmetric at maaaring magkaroon ng isa sa dalawang (D- o L-) na mga steric na configuration. Sa pamamagitan ng pagpili ng mga kondisyon ng polymerization at ang katalista, posible na makakuha ng polypropylene na naglalaman ng pangunahing isa sa mga ibinigay na istruktura. Ang ganitong mga polimer ay tinatawag na isotactic. Ang mga polymer sa mga kadena kung saan ang mga alternating asymmetric na carbon atom ng D- at L-configuration ay tinatawag na: syndiotactic. Sa atactic polypropylene, ang asymmetric D- at L-configuration atoms ay random na nakaayos. Ang isotactic at syndiotactic polymers ay sama-samang tinutukoy bilang stereoregular polymers.
Bilang karagdagan, sa polypropylene mayroong mga seksyon na may istraktura ng stereoblock na naglalaman ng isotactic at atactic polypropylene.
Ang polypropylene na ginawa sa industriya ay isang halo ng iba't ibang mga istraktura, ang ratio nito ay nakasalalay sa mga kondisyon ng proseso. Ang pinakamahalagang materyal ay isang polimer na may mababang nilalaman ng mga impurities ng atactic at stereoblock na mga istraktura.
Depende sa molekular na timbang at ang nilalaman ng isotactic na bahagi, ang mga katangian ng polypropylene ay nag-iiba sa isang malawak na hanay. Ang pinakamalaking praktikal na interes ay ang polypropylene na may molekular na timbang na 80,000–200,000 at isang isotactic na nilalaman na 80–95%.
Ang nilalaman ng isotactic na bahagi sa polimer ay nakasalalay sa mga katalista na ginagamit para sa polimerisasyon. Ang isang stereoregular polymer ay nabuo lamang sa pagkakaroon ng mga naturang catalyst na may kakayahang i-orient ang elementarya na yunit sa isang tiyak na posisyon na may paggalang sa mga dating nakalakip na grupo. Ang mga monomer molecule ay unang na-adsorbed sa ibabaw ng solid catalyst, naka-orient, at pagkatapos ay nakakabit sa polymer chain.
Ang polymerization ng propylene ay isinasagawa sa pagkakaroon ng isang catalytic complex na Al(C2H5)2Cl/TiCl3 at iba pang mga katalista.
Ang ratio ng mga bahagi sa catalytic system ay nakakaapekto sa rate ng polymerization at stereospecificity. Sa molar ratio AlR2CI:TiCl3=2 : 1 ay nagpapakita ng maximum na aktibidad ng catalyst, at sa isang ratio na lumampas sa 3:1 - ang pinakamataas na stereospecificity.
Ang titanium trichloride ay umiiral sa ilang mga kristal na pagbabago (α, β, γ, σ). , Sa pagkakaroon ng titanium trichloride ng violet α-form, ang isang polimer ay nakuha na may pinakamalaking halaga ng isotactic polypropylene - 80-90%, kapag gumagamit ng titanium trichloride ng brown β-form, ang nagresultang polimer ay naglalaman lamang ng 40-50 %.
