3 Полипропилен в общей классификации

На схеме показано место этого полимера в общей схеме классификации…

4 Технология получения

В промышленности полипропилен получают полимеризацией пропилена в растворе или массе (блоке) в присутствии комплексного катализатора AlCl₃∙n TiCl₃+Al(C₂H₅)₂Cl. Иногда используют катализаторы на основе соединений ванадия.

Полимеризацию в растворе проводят по периодичной или непрерывной схеме в среде инертного растворителя (Н-гептан, низкооктановые фракции бензина) при 70-80 °С и давлении манометра 0,5-1,0 Мн/м2 (5-10 кгс/с2, что соответствует концентрации манометра ~1,5-3 моль/л). После завершения полимеризации в 1 л растворителя содержится 150-300 г полипропилена в виде мелкодисперсного порошка. Из суспензии отмывают чистым растворителем (обычно бензином) атактическую фракцию и фракцию стереоблок полимера, содержание которых обычно не превышает 3-6% (по массе). Из растворителя эти фракции выделяют на ректификационных колонках. Катализатор в аппарате отмывки дезактивируется спиртом (метиловым, этиловым или изопропиленовым). Изотактический полипропилен после отделения растворителя на центрифуге подвергается дополнительной отмывке от остатков катализатора спиртом или водными растворами комплексонов (например, типа трилона Б). Порошкообразный полипропилен сушат в кипящем слое потоком горячего инертного газа, после чего он поступает в бункер, в котором смешивается со стабилизаторами, красителями и наполнителями, а затем гранулируется. Полипропилен выпускается в виде бесцветных или окрашенных гранул.

Рисунок 3 – полипропилен [http://www.omsb.ru/sites/all/files/u1/meshok3.jpg]

Не менее распостранён способ полимеризации полипропилена в массе. Эту реакцию осуществляют в среде жидкого мономера или конденсированной пропан-пропиленовой смеси при 70-80 °С и давлении 2,7-3,0 Мн/м2 (27-30 кгс/см2). При полимеризации в массе концентрация мономера примерно в 3 раза выше, чем полимеризации в растворе, в результате чего значительно возрастает скорость реакции, что позволяет уменьшить концентрацию катализатора. Очищают и перерабатывают полипропилен также, как и полипропилен, полученный полимеризацией в растворе. Отсутствие растворителя упрощает выделение полипропилена и его сушку [том 3].

Полимеризация полипропилена на комплексных металлорганических катализаторах происходит по анионно-координационному механизму. Координационно-ионная полимеризация – это каталитические процессы образования макромолекул, в которых стадии разрыва связи в мономере предшествует возникновение координационного комплекса между ним и катализатором. Характер и структура комплекса зависят от типа катализатора и строения мономера [том 1]. Скорость полимеризации пропиленная прямо пропорциональна концентрации мономера, количеству TiCl3 и почти не зависит от концентрации сокатализатора (алюминийорганические соединения):

(1)

где k – наблюдаемая константа скорости полимеризации пропилена, q – количество TiCl3 в г, S – удельная поверхность TiCl3 в м2/г, N0 – исходное число молей пропилена, N – число молей пропилена, вступивших в реакцию, V – объём жидкой фазы, t – время. Более точная зависимость скорости полимеризации от концентрации мономера имеет следующий вид:

2)

где n₀ – число активных центров на поверхности TiCl₃ (n₀=n_и+n_p, где n_и и n_p – число активных центров соответственно на стадии инициирования и занятых растущими цепочками), с_м, с_Al, c_x – концентрация соответственно мономера, алюминийорганического соединения и специально добавленного агента передачи цепи, k_p, k_и, иk_c – константы скорости роста цепи, инициирования, передачи цепи алюминийорганическому соединению, специально добавленному агенту передачи цепи и спонтанного обрыва цепи, соответственно [том 3].

На производстве изделия из полипропилена изготавливают с помощью горячей штамповки выдавливанием (тонкие листы, прутки, трубы и простые профили), заливки в форму под давлением, прессованием в пресс-форму и конвейерной формовки (сложные профили) и термоформовки (тонколистый материал) [болтон].