Nguyên liệu để sản xuất polypropylene
Nguyên liệu để sản xuất polypropylene là propylene.
Propylen được phân lập từ phần propan-propylen thu được bằng cách crackinh và nhiệt phân các hydrocacbon dầu mỏ. Phần propylen được tách ra, chứa khoảng 80% propylen, được chưng cất bổ sung; kết quả là thu được propylen có nồng độ 98-99%.
Propylen có độ tinh khiết cao, không chứa hơi ẩm, ôxy, ôxít cacbon và các tạp chất khác gây độc cho chất xúc tác trùng hợp, thu được bằng cách tinh chế bổ sung.
Sự hiện diện của hydrocacbon no của etan và propan trong propylen không ảnh hưởng đến quá trình hình thành polyme. Đây là cơ sở cho quy trình công nghệ trùng hợp propylen dưới dạng phân đoạn propan-propylen chứa 30% propylen và 70% propan, được phát triển tại Liên Xô, trong đó propan là dung môi và được sử dụng để loại bỏ nhiệt của phản ứng. .
Phản ứng trùng hợp của propylen
Quá trình trùng hợp propylen với sự có mặt của xúc tác Ziegler-Natta tiến hành theo cơ chế phối trí ion.
Trong quá trình trùng hợp propylen, tạo thành đại phân tử polypropylen bao gồm các đơn vị cơ bản của các nguyên tử cacbon bậc hai và bậc ba thường xuyên xen kẽ nhau.
Mỗi nguyên tử cacbon bậc ba là không đối xứng và có thể có một trong hai cấu hình chỉ đạo (D- hoặc L-). Bằng cách chọn các điều kiện trùng hợp và chất xúc tác, có thể thu được polypropylene chứa chủ yếu một trong các cấu trúc đã cho. Các polyme như vậy được gọi là chất đẳng phí. Các polyme trong chuỗi chứa các nguyên tử cacbon không đối xứng xen kẽ của cấu hình D- và L được gọi là: syndiotactic. Trong polypropylene atactic, các nguyên tử cấu hình D và L không đối xứng được sắp xếp một cách ngẫu nhiên. Polyme đẳng ứng và polyme syndiotactic được gọi chung là polyme lập thể.
Ngoài ra, trong polypropylene có những đoạn có cấu trúc stereoblock chứa polypropylene isotactic và atactic.
Polypropylene được sản xuất công nghiệp là một hỗn hợp của nhiều cấu trúc khác nhau, tỷ lệ của chúng phụ thuộc vào điều kiện quy trình. Vật liệu có giá trị nhất là polyme với hàm lượng tạp chất thấp của cấu trúc atactic và stereoblock.
Tùy thuộc vào trọng lượng phân tử và hàm lượng của phần đẳng tích, các tính chất của polypropylene thay đổi trong một phạm vi rộng. Mối quan tâm thực tế lớn nhất là polypropylene có trọng lượng phân tử từ 80.000–200.000 và hàm lượng isotactic là 80–95%.
Hàm lượng của phần đẳng tích trong polyme phụ thuộc vào các chất xúc tác được sử dụng cho quá trình trùng hợp. Polyme lập thể chỉ được hình thành khi có mặt các chất xúc tác có khả năng định hướng đơn vị cơ bản ở một vị trí nhất định đối với các nhóm đã gắn trước đó. Các phân tử monome đầu tiên được hấp phụ trên bề mặt của chất xúc tác rắn, được định hướng, và sau đó được gắn vào chuỗi polyme.
Quá trình trùng hợp propylen được thực hiện với sự có mặt của phức chất xúc tác là Al (C2H5)2Cl / TiCl3 và các chất xúc tác khác.
Tỷ lệ các thành phần trong hệ xúc tác ảnh hưởng đến tốc độ trùng hợp và tính đặc hiệu lập thể. Theo tỉ lệ mol AlR2CI: TiCl3= 2: 1 cho thấy hoạt độ tối đa của chất xúc tác và với tỷ lệ vượt quá 3: 1 - độ đặc hiệu âm thanh nổi cao nhất.
Titan triclorua tồn tại ở một số dạng biến đổi tinh thể (α, β, γ, σ). Khi có mặt titan triclorua ở dạng α tím, người ta thu được một polyme có lượng lớn nhất là polypropylen đồng vị - 80-90%, khi sử dụng titan triclorua ở dạng β màu nâu, polyme thu được chỉ chứa 40-50 %.
