8,11. Технология производства полипропилена: сырье полимеризация, свойства, переработка, применение.

Полипропилен получают полимеризацией пропилена (СН₂=СНСН₃) в присутствии комплексных металлоорганических катализаторов при низком и среднем давлении (0,3-10 МПа).

Наибольшее распространение получила технология производства ПП при низком давлении. Полимеризацию пропилена проводят в органических растворителях (бензин и др.) непрерывным методом при давлении 1-3 МПа и температуре 70-90С в присутствии катализаторов Циглера-Натты.

Скорость полимеризации пропилена возрастает, а молекулярная масса ПП снижается с увеличением концентрации катализатора, а также с повыше­нием температуры реакции. Повышение давления реакционной смеси (увеличение в ней концентрации пропилена) способствует росту скорости реакции и молекулярной массы ПП.

Тепловой эффект реакции полимеризации пропилена меньше теплового эффекта полимеризации этилена, поэтому не требуется отвода тепла с помощью испарения бензина, как это осуществляется в технологии производства ПЭ при низком давлении. В данном случае достаточен отвод тепла реакции через рубашку реактора.

Технологический непрерывный процесс производства ПП при низком давлении в «тяжелом» растворителе включает следующие основные стадии: приготовление катализатора, полимеризация пропилена, выделение, промывка и сушка порошка полимера.

Схема производства полипропилена при низком давлении в присутствии треххлористого титана и диэтилалюминийхлорида: 1 — смеситель; 2 — реактор; 3 — газо­отделитель; 4 — аппарат для разложения катализатора; 5 — сборник суспензии; б, 8 — центрифуги; 7 — аппарат для промывки; 9 — сушилка.

Реактор снабжен мешалкой и рубашкой для нагревания и охлаждения. Снизу в реактор подается пропилен в виде смеси свежего и возвратного газа, а образующаяся суспензия ПП в бензине вместе с непрореагировавшим пропиленом непрерывно передается в газоотделитель 3. В газоотделителе при снижении давления пропилен выделяется из раствора в бензине и возвращается вновь в цикл, а суспензию разбавляют бензином до соотношения полимер:бензин =1:10, переводят в аппарат 4 для разложения катализатора при 50-60°С добавлением смеси изопропилового спирта с бен­зином (25:75) и собирают в сборнике суспензии 5. В центрифуге 6 проводится отде­ление растворителя, а в аппарате 7  промывка пасты полимера изопропиловым спиртом и водой при 40-50 С. После фильтрования суспензии на центрифуге 8 паста полимера подается на сушку в вакуум-гребковую сушилку 9. Сушка происходит при температуре 95°С до влажности 0,1 %. Сухой порошок ПП поступает в отделение окончательной обработки на стабилизацию и гранулирование.

Свойства и применение полипропилена. ПП в отличие от ПЭ и сополимеров этилена является более легким, жестким и прозрачным полимером, обладающим блеском и высокими механическими свойствами (наилучшая среди термопластов прочность при изгибе).

При нормальной температуре ПП нерастворим в органических растворителях даже при длительном пребывании в них, но набухает в ароматических и хлорированных углеводородах, а при температурах выше 80 °С растворяется в них.

По водостойкости, а также стойкости к действию растворов кислот, щелочей, и солей ПП подобен ПЭ. При отсутствии внешнего механического воздействия изделия из ПП сохраняют свою форму при повышении температуры до 150 °С. Они устойчивы к кипящей воде и могут стерилизоваться при 120-135 °С. Физико-меха­нические свойства его значительно выше, чем свойства ПЭ. По прочности при растяжении и теплостойкости он превосходит полиэтилен, полистирол и некоторые сорта поливинилхлорида. По другим механическим свойствам этот полимер близок к полистиролу и поливинилхлориду. Диэлектрические свойства ПП подобны свойствам ПЭ, но в отличие от последнего он обладает двумя существенными недостатками: малой морозостойкостью и более легкой окисляемостью при действии высоких температур переработки в изделия, кислорода воздуха и солнечного света. Морозостойкость ПП улучшают совмещением с небольшим количеством (10-15 %) полибутадиенового каучука (температура хрупкости композиции снижается на 20—30 °С) и введением в макромолекулы звеньев этилена (до 15 %).

Высокомолекулярный ПП пригоден для изготовления труб, пленки, электроизоляции, различных формованных и литьевых изделий, волокна. Легкое и прочное полипропиленовое волокно применяется при получении канатов, фильтровальных и технических тканей для химических и горно-обогатительных производств, ковров, которые легче и во много раз прочнее шерстяных. Пленки из ПП обладают более высокой механической прочностью, теплостойкостью и меньшей газо- и паропроницаемостью, чем пленки из ПЭ. Специальные пористые полипропиленовые пленки, имеющие ультрамикроскопические поры диаметром 0,1 мкм, легко пропускают воз­дух, пары воды и газы, но задерживают жидкости, бактерии, пыль.

Обозначение марок ПП и сополимеров пропилена состоит из названия материала “полипропилен” или “сополимер” и пяти цифр. Первая цифра показывает что процесс полимеризации протекает на комплексных металлоорганических катализаторах при низком (2) или среднем (0) давлении. Вторая цифра указывает вид материала: 1-полипропилен(гомополимер); 2- сополимер пропилена; 3- статсополимер Три последующие цифры обозначают десятикратное значение ПТР. Разделив это число на 10, получим ПТР в г/10мин.