Producția industrială de polipropilenă pentru prima dată a fost organizată de compania italiană Montskatini la sfârșitul anului 1957. În prezent, în multe țări, precum și în URSS, sunt puse în funcțiune imense capacități industriale.
1. Materie primă și producția de polipropilenă
Propilenul este izolat de gazele de cracare a petrolului sau a produselor petroliere. Crearea condițiilor de crăpare necesare, în special: presiunea, temperatura, durata procesului și utilizarea catalizatorului necesar, este posibil să se dirijeze distrugerea hidrocarburilor care alcătuiesc uleiul spre formarea în principal a propilenei și a etilenei. Separarea de amestecul de propilen și purificarea acestuia se efectuează prin răcire profundă.
Propilenul este un gaz inflamabil incolor, fără miros puternic. Masă moleculară 42.078 temperatura de topire - 185.25 ° C, temperatura de fierbere - 47,70sS, temperatura de autoaprindere - 455 ° C, de explozie în amestec aer - 2,0-11,1% (în volum). În gazele de cracare a uleiului, acesta este conținut într-o cantitate de 5-18% (în greutate). Propilenul este foarte reactiv și se atașează cu ușurință la legăturile duble ale diferiților compuși.
În industrie, polipropilena este produsă prin polimerizarea propilenei într-un solvent (benzină, hectan, propan) la o presiune de 1-4 MPa (în funcție de solventul utilizat). Reacția continuă la 70 ° C în prezența complexului catalitic AiRg + TiCl3. Activitatea ridicată a catalizatorului la raportul molar dintre A1R3: TiCl3. 2. Gradul de cristalinitate al polipropilenei depinde de dimensiunea particulelor de catalizator. Activitatea este cea mai mare. Complexul catalitic destul de frecvent utilizat (r5) 3 + TGCI3 scade semnificativ în prezența oxigenului atmosferic sau a unor urme de lichid, pe baza căreia polimerizarea este creată sub atmosferă de azot utilizând un solvent drenat delicat și propilenă.
Ideea cursului de polimerizare a propilenei la o presiune joasă dă o schemă de 26. În aparatul 1 m 2 se prepară un catalizator. Componentele de catalizator sunt dozate de pompele 8 și 5 și cad într-un raport predeterminat în 3, în care monomerul intră, de asemenea, o dată. Căldura de polimerizare este îndepărtată prin răcirea pereților reactorului sau printr-o bobină de răcire. Greutatea suspensiei de polimer rezultată intră în colectorul 4, care conține alcool (suprem) pentru a opri polimerizarea și descompunerea catalizatorului. După aceasta, polimerul este filtrat și reziduurile de solvent sunt îndepărtate prin aburul fierbinte. Datorită densității scăzute de polipropilenă, plutește la suprafața apei. La sfârșitul separării polipropilenei din apă 5 și uscare, acesta este supus unei uscări finale sub un curent de azot 6.
Este cunoscut un procedeu pentru producerea polipropilenei izotactice în prezența catalizatorilor oxid-crom pe aluminosilicat.
Se acordă o atenție deosebită îmbunătățirii viitoare a procesului de polimerizare. Astfel, în Anglia, a fost propusă o metodă de polimerizare a polipropilenei în hidrocarburi lichefiate cu punct de fierbere scăzut (în propilenă pură, propan sau butan). Pe lângă aceasta, se simplifică purificarea hidrocarburilor inițiale, apare căldura de polimerizare datorată căldurii de evaporare a solventului și apare posibilitatea ratelor ridicate de polimerizare.
Se lucrează în prezent pentru a reduce cantitatea de solvenți circulanți în timpul polimerizării. În acest scop, se propune să se efectueze polimerizarea sub acțiunea unui gazosi catalizatorilor complecși de polipropilenă: triclorură de titan • + trietilaluminiu sprijinit pe un particule de polimer sub formă de particule, la temperaturi peste punctul de topire al polipropilenei, în timp ce, atunci când fluxurile de polimer au apărut cu suportul catalizatorului.
2. Proprietățile și utilizarea polipropilenei
În funcție de condițiile de polimerizare a propilenei, se obțin polimeri cu structuri moleculare diferite, care determină proprietățile lor fizico-mecanice.
Structurile moleculare isotactice și syndiotactice pot fi caracterizate prin diferite grade de perfecțiune a regularității spațiale.
Stereoizomerii polipropilenei variază considerabil în ceea ce privește proprietățile mecanice, fizice și chimice. Polipropilenă atactică este un material cauciucat cu fluiditate ridicată, punct de topire - 80 ° C, densitate - 850 kg / m3, bună solubilitate în eter dietilic. polipropilenă Izotaktnchssky cu proprietăți favorabile cu atactică, în special: are modul de elasticitate ridicat, o densitate mai mare - 910 kg / m3, punctul de topire ridicat - 165-170 ° C, și o mai bună rezistență la agenți chimici. polipropilenă Stsreoblokpolimsr în studiul cu raze X dezvaluie o anumita cristalinitate, care nu poate fi la fel de completă ca aceea a unei fracțiuni pure izotaktichoskih deoarece porțiuni atactici duce la o breșă în rețeaua cristalină.
Polipropilena are proprietăți utile pentru utilizarea versatilă în utilajele de construcții. Principala influență asupra proprietăților polipropilenei și a produselor din construcții realizate din acesta (țevi, plăci, filme) are o structură moleculară și supramoleculară în lanțul polimeric.
Polipropilena este caracterizată de o structură moleculară supercomplexă, în plus față de compoziția monomerului, greutatea moleculară medie și distribuția moleculară pe structura sa, dispunerea spațială a grupurilor laterale față de lanțul principal exercită o influență extraordinară.
Din punct de vedere tehnic, polipropilena izotactică este cea mai responsabilă și promițătoare. În funcție de tipul și raportul dintre streizomerii prezenți, proprietățile polipropilenei variază într-un domeniu larg. Structura moleculară a polimerilor depinde de proprietatea prelucrării lor prin alte metode, care determină, în mare parte, proprietățile produselor finite.
Mai jos este o scurtă descriere a efectului parametrilor structurali de bază asupra proprietăților polipropilenei.
Greutatea moleculară a polipropilenei variază foarte mult - de la 35 000 la 150 000. Polimerii cu o greutate moleculară mai mică de 35 000 au fragilitate mai mare.
Diferitele proprietăți fizice și mecanice ale polimerului depind de greutatea moleculară în moduri diferite. Astfel, atunci când sarcinile mecanice asociate cu deformări mici sau viteze mici, cu transformarea greutății moleculare (y polipropilenă cu greutate moleculară mică), proprietăți polimerice, cum ar fi efortul de curgere, modulul de elasticitate variază semnificativ. Indicatorii proprietăților mecanice ale polipropilenei, asociate cu deformări uriașe, depind în mare măsură de greutatea moleculară. Astfel, rezistența la tracțiune, alungirea la rupere, rezistența la impact cu scăderea greutății moleculare sunt reduse. Aceste proprietăți sunt, de asemenea, afectate de polidispersie. Acestea din urmă se explică prin faptul că, la tulpini mari rol principal este jucat de câmp polimer amorf atactic. Capetele mai mari ale lanțurilor macromoleculare vor rămâne în aceste zone și concentrarea lor, desigur, crește odată cu scăderea lungimii macromoleculelor, mai ales rapid efectuat lor atenuare reciprocă, forfecare sau îndepărtare unul față de celălalt. Acest lucru se datorează faptului că acestea implică legături numai intermoleculare și, ceea ce nu este în mod semnificativ mai puternică decât legăturile chimice ale lanțului sau a forțelor care acționează ambreiajul în regiunile cristaline.
Proprietățile mecanice ale polipropilenei depind de greutatea sa moleculară medie, polidispersitatea și conținutul fazei atactice. Acesta din urmă este determinat prin cântărirea reziduului polimer la sfârșitul extracției cu n-heptan fierbinte (CyHy-), în care polimerul atașat se dizolvă. Cu o scădere a fazei izotactice ir, și în consecință cu o creștere a atacticului, proprietățile mecanice ale polipropilenei se deteriorează.
În majoritatea cazurilor, greutatea moleculară este determinată de vâscozitatea intrinsecă în soluțiile de o-xilen la 120 ° C. Ca indicator al greutății moleculare, se utilizează indicele de topire. Cu cât este mai mică,
cu cât este mai mare masa moleculară a polimerului. În majoritatea cazurilor, polipropilena are un indice de topire de 0,2 - 5,0 g / 10 min.
Cu o greutate moleculară în creștere, proprietățile mecanice ale polipropilenei sunt în mod constant îmbunătățite (rezistența la curgere și rezistența maximă la tracțiune). Rezistența la impact a polipropilenei izotactice nu poate fi determinată la 20 ° C, deoarece acest polimer nu se descompune în condiții de temperatură simple. La temperaturi mai scăzute, de exemplu, are următoarele valori: la -20 ° C rezistența la impact este de 20-30 kJ / m2 și la -80 ° C - 13-17 kJ / m2.
Proprietăți termofizice. Polipropilena izotactică este foarte diferită de cea de atactic-
nu numai într-o formă rigidă, ci și într-o topire. Căldura specifică crește polipropilenă izotactice liniar cu temperaturi de până la 100 ° C și la un anumit mare creste caldura dramatic, trece printr-un maxim în regiune temperatura de topire abruptă (166 ° C) și apoi scade la o valoare relativ constantă de circa 2,72 kJ / kg - ° C (pentru topitură). Curba dependenței de temperatură a căldurii specifice pentru polipropilena atactică are o formă mai complicată (28).
Datorită eterogenității moleculelor și a diferitelor dimensiuni de cristalit, punctul de topire al polipropilenei variază de la 160 la 175 ° C. În absența acțiunii mecanice, produsele din polipropilenă (țeavă) sunt menținute la 150 °. Capacitatea termică a polipropilenei este influențată în mare măsură de prezența impurităților și de contactul cu anumite metale, de exemplu cuprul sau aliajele sale. În urma acestui lucru, atunci când instalați conducte de polipropilenă pentru alimentarea cu apă caldă, nu este necesar să folosiți fitinguri care conțin elemente de bronz.
Rezistența chimică a polipropilenei datorită structurii sale parafinice este ridicată. La temperaturi normale, polipropilena izotactică rezistă perfect acțiunii solvenților organici. Dar orice încălcare a corectitudinii structurii lanțurilor, manifestată printr-o scădere a gradului de cristalinitate a polipropilenei, conduce la o scădere a rezistenței sale la solvenți. Datorită solubilității scăzute a polipropilenei, este exclusă posibilitatea de lipire a părților de polipropilenă și de obținere a peliculelor și a acoperirilor protectoare prin metoda de udare și aplicarea soluțiilor.
Pentru caracterizarea stabilitatea chimică a diferiților polimeri și polipropilenă, au mese speciale care indică un polimer rezistent la reactivii (solvenți, acizi, baze, săruri) la concentrații diferite și temperaturile lor. Uleiurile minerale și vegetale sunt în plus adsorbite de propilenă în cantități neglijabile, cu efecte pe termen lung.
Toate tipurile de polipropilenă nu absoarbă apă, cu excepția unei suprafețe de adsorbție nesemnificative.
Rezistența la intemperii a polipropilenei în condiții de lumină solară și temperatură înaltă trebuie recunoscută ca insuficientă, deoarece în aceste condiții polipropilena suferă o distrugere cu o scădere importantă a proprietăților fizice și mecanice. Pentru a preveni distrugerea polipropilenei în timpul tratamentului său termic (încălzire și oxidare) și în timpul funcționării produselor (filme, țevi), o introducere în poli-
stabilizatori de propilenă. Polipropilena nestabilizată suferă o schimbare deosebit de puternică sub acțiunea razelor solare directe, ca urmare a poluării și a articolelor din aceasta să devină fragilă.
Razele ultraviolete au un puternic efect oxidativ, iar introducerea antioxidanților în polimer dă un efect inhibitor numai pentru o perioadă scurtă de timp. acționează cel mai eficient la razele ultraviolete din polipropilenă, cu lungime de undă lungă (300-370 microni), în urma căreia polimerul își pierde rezistența mecanică.
Distrugerea polipropilenei este mult influențată de temperatură, crescând-o la fiecare 10 ° C, aproape de două ori, activează distrugerea. Bun stabilizator pentru polipropilenă este negru - administrarea acestuia la 2% reduce substanțial degradare: Pentru a reduce degradarea oxidativă a polipropilenei pot fi folosite pe lângă di (oksifinil) -sulfit într-o cantitate de 1-2%. Timpul de fragilitate la 140 ° C (timpul la sfârșitul căruia filmul de polipropilenă se rupe atunci când este pliat complet) formează 24-40 de zile. Polipropilena cu introducerea de stabilizatori în ea este rezistent la oxidare și distrugere, în plus, atunci când este încălzit timp de câteva ore la 300 ° C.
În stadiul de construcție din polipropilenă nu a găsit încă o aplicație largă, dar trebuie să fie atribuit un material foarte promițătoare, ca efect al proprietăților tehnice ridicate, precum și din cauza varietății de moduri de prelucrare sale tehnologice în produse (extrudare, turnare prin injecție, turnare prin suflare, presare, formare în vid) . Dezavantajele polipropilenei ca materie primă pentru fabricarea materialelor și produselor de construcție includ aderența sa slabă. Numai atunci când se aplică adezivi hloroprsnovyh rezultate acceptabile sunt atinse în ciuda faptului că puterea de locații de rezistență inferioară a lipirea materialului în sine.
Sudarea produselor și materialelor din polipropilenă oferă rezultate excelente și se realizează printr-un curent de aer fierbinte sau azot încălzit la 220 ° C.
Pentru a crește rezistența produselor de construcție, se recomandă utilizarea polipropilenei cu indicele de topire dorit și combinat cu cauciuc sintetic, poliizobutilenă și cauciuc butilic.
Din polipropilenă, următoarele tipuri de produse pentru echipamente de construcții: țevi, filme, pagini, grile de ventilație și echipamente sanitare. Pentru fabricarea țevilor prin extrudare, sunt cele mai potrivite polipropilene cu grad ridicat și mediu de cristalinitate, indicele de topire al acestora fiind cuprins între 0,5 și 3,0. Țevile din polipropilenă produc un diametru de 25-150 mm. Ele sunt mai rezistente decât conductele de polietilenă, mult mai rezistente la căldură, dar sunt inferioare tuburilor din polietilenă rezistente la îngheț. Pentru fabricarea țevilor din polipropilenă, se poate utiliza și metoda turnării centrifugale. Țevile de polipropilenă sunt utilizate pentru alimentarea cu apă caldă și pentru transportul lichidelor agresive. Peliculele din polipropilenă sunt extrudate cu suflare și desen. Ele sunt foarte transparente și durabile, au o bună sudabilitate, o apă joasă, permeabilitate la aburi și gaze. Ele sunt utilizate pentru diferite tipuri de structuri de izolație. Paginile din propilenă sunt realizate până la o grosime de 0,5 mm prin extrudare sau prin presare. Folosit pentru fabricarea diferitelor containere în echipamente sanitare, ventilatoare, grătare, etc. Polipropilei poate fi utilizat pentru acoperirea protectoare a metalului prin pulverizare sau imersiune.
Polipropilena amorfă este utilizată pentru fabricarea adezivilor, chituitelor, masticurilor de etanșare și filmelor lipicioase.
Vă va plăcea:
- Mai degrabă decât să clătești gâtul
Articole similare
-
Temperatura de topire a grăsimilor, proprietățile grăsimilor
-
Temperatura bazală în timpul sarcinii - întrebări și răspunsuri (articol interesant) - planificare
Trimiteți-le prietenilor: