Etilenă reprezintă cel mai ieftin material sursă pentru o mare varietate de procese industriale. În această secțiune, precum și în alte secțiuni ale acestui capitol, se va pune accentul pe producția pe scară largă de peste 10-15 mii tone pe an. Pentru astfel de industrii includ prepararea de polietilenă, oxid de etilenă, etilenglicol și etanolamina, etanol, stiren, acetaldehidă, acetat de vinil, clorura de vinil și liniare 1-alchene Ziegler.
28.3.1.Producerea de polietilenă, polipropilenă și polistiren
Producția de polietilenă a fost și rămâne cel mai mare proces pe bază de etilenă. De fapt, mai mult de jumătate din etilenă produsă de industria petrolieră și petrochimică este destinată producției de polietilenă.
În industrie în prezent se produc trei tipuri diferite de polietilenă. Prima, așa-numita polietilenă de joasă densitate, a fost obținută pentru prima dată de compania britanică ICI în 1933, iar producția sa industrială a început în 1938.
polietilenă de joasă densitate este obținută prin polimerizarea radicalilor liberi a etilenei inițiată de peroxizi organici sau oxigen, la o temperatură de 80 st la 300 ° C și dând-lenii 1000-3000 atm. (100-300 MPa). În țara noastră, se numește de obicei polietilenă de înaltă presiune. Este un material plastic amorf relativ moale, flexibil, din care materialul de ambalare este realizat sub forma unui film. Gradul de polimerizare (număr de molecule de monomer îmbinate între ele prin formarea polimerului) la polietilenă de înaltă presiune de până la 1800, ceea ce corespunde cu o greutate molară medie de 50000, înmuiere temperatură timp de un astfel de polimer este de 110-115 ° C
Mecanismul de polimerizare liberă a radicalilor etilenici include etapele de inițiere a lanțului radical, creșterea lanțului și ruperea acestuia.
Lanțul este rupt ca rezultat al dublării sau disproporționării a doi radicali liberi macromoleculari:
Dacă polimerizarea etilenei s-a desfășurat strict în conformitate cu ecuațiile date mai sus, polietilenă de înaltă presiune ar avea o structură liniară regulată. - (CH2-CH2) n-. Structura sa de taiere este foarte diferită de cea liniară. Polietilena de înaltă densitate (densitate scăzută) are un lanț lung carbon-carbon cu un număr mare de ramuri scurte. Ramurile provin din reacția de transfer inter- sau intramoleculară toron în care eliminarea unui atom de hidrogen rezultat în deplasarea centrului radical-ak tive de la unul la altul atom de carbon al catenei de carbon. În transferul lantului intramolecular, centrul radical se deplasează prin mai mulți atomi de carbon ai lanțului, ceea ce facilitează crearea de ramificații:
În natura intermoleculară a transferului de lanț, centrul radical activ se deplasează de la radicalul în creștere la polimerul final. Acest lucru duce la formarea de ramuri de lanț lung:
Prezența ramificare are o mare influență asupra fizico-chemic Kie caracteristici amorfe din polietilenă de joasă densitate, capacitatea de polimer Shai densitate, temperatura de înmuiere.
polietilenă de înaltă densitate este produsă prin așa legarea la polimerizarea etilenei coordonării pe un catalizator constând dintr-un amestec de trietilaluminiu și clorură de titan (IV). Polymerase-polarizare a etilenei se realizează în soluție în faza de petrol sau gaz în prezența Al (C2 H5) 3 și TiCI4 la 80-100 ° C și o presiune de 2-4 atm (2. May 10 -4. 10 5 Pa). Acest tip de polimerizare a fost descoperit de K. Ziegler în 1953 și deja în 1955 a fost pus în aplicare la scară industrială. Polietilena produsă prin polimerizare în astfel de condiții este numită în mod obișnuit polietilenă de joasă presiune. Un astfel de polietilenă are o structură strict liniară și are un struktu cristalin din polietilenă greutate joasă presiune-roi molecular ajunge la 1 milion și o temperatură de înmuiere de 135 ° C
În 1970, producția industrială a așa-numitului polietilenă liniară de joasă densitate a fost stăpânită. Acesta este așa-numitul produs de copolimerizare a etilenei cu o cantitate mică de butenă-1 sau hexen-1 pe catalizatori Ziegler. Aceste "cusături" cu polimerul creează ramificații regulate scurte și un astfel de polimer este intermediar în proprietățile sale mecanice între polietilena de joasă presiune și polietilenă de înaltă presiune.
Propilena este produsă ca produs secundar în fisurarea Terme-ically de nafta, motorină și propan și mai mare la cracarea catalitică a fracțiunilor petroliere. Producția mondială totală de propilenă este de aproximativ jumătate din cantitatea de etilenă produsă, din care circa o treime este cheltuită pentru producția de polipropilenă. Dezvoltarea metodei industriale de polimerizare a propilenei a fost realizată de J. Natta în 1954. Este-polzoval polimerizabilă Ziegler amestecat de trietilaluminiu și tetraclorură de titan, prin polimerizarea alchenelor și coordonarea diene în catalizator integrat unică de polimerizare a fost numit catalizator Ziegler-Natta. Stereochimia polimerizării este cea mai caracteristică și cea mai importantă caracteristică a polimerizării de coordonare pe un catalizator Ziegler-Natta. polimerizarea propilenei, în acest caz are loc stereospecific pentru a forma un polimer stereospecifice cu odi-Nakova configurația atomilor de carbon asimetrici, fie cu lanț polimer liniar. Este ușor de observat că polimerizarea oricărei n-alchenă-1 în lanțul polimer are ca rezultat atomi de carbon asimetrici. Dacă configurația lor este aceeași pe tot lanțul, polimerul se numește izotactic. Polimerizarea propilenei în prezența unui amestec de Al (C2H5) 3 și TiCl4 conduce la polipropilenă izotactică.
Un alt tip de polimer stereoregular este de asemenea posibil, atunci când configurația atomilor de carbon se alternează regulat de-a lungul întregului lanț polimeric:
Un astfel de polimer stereoregular a fost numit syndiotactic. S-au obținut polimeri sindiotactici dacă polimerizarea alchenă-1 TiCl4 într-un catalizator Ziegler-Natta este înlocuită cu vanadiu de patru cloruri.
Polimerii cu o configurație aleatorie în schimbare a centrului asimetric de-a lungul lanțului sunt numiți atactici. Polimerii atacați se formează ca urmare a polimerizării radicale sau cationice a alchenelor și dienelor. Polimerizarea radicală a propilenei conduce la polipropilenă atactică, care nu are proprietăți practice. Polipropilena izotactică, în contrast, are o structură cristalină și are un punct de înmuiere de 170 ° C. polipropilenă izotactică este utilizat ca fibră de film venos și artificia care este obținut prin perforarea polipropilenă topi din filator specială. Din această fibră se fac corzi, plase de pescuit, cârpe de filtrare. Ei au o mare rezistență și rezistență chimică. Producția anuală de polipropilenă izotactică în Statele Unite este de 1,1 milioane de tone.
Teflonul (fluoroplast-4) se obține prin polimerizarea cu emulsie radicală a tetrafluoretilenului într-o emulsie apoasă. Inițiatorul polimerizării este un reactiv Fenton (un amestec de FeSO4 și H2O2 sau diacetil peroxid):
PTFE având o greutate moleculară de până la 2 milioane are o temperatură de înmuiere foarte ridicată (aproximativ 330 ° C) și lnostyu extrem de mare ciot cu privire la o varietate de reactivi chimici. Nu este afectată de HNO3 concentrat și H2SO4 concentrat la 250-300 ° C, hidroxid de sodiu topit, diverși oxidanți și agenți reducători. Teflon este practic indispensabilă în fabricarea de echipamente de lucru în medii deosebit de agresive, inclusiv materiale electroizolante, vanelor folosite în inginerie hi-nomice, filme de specialitate, rulmenți nu necesită lubrifiere etc.
Alte materiale polimerice - clorură de polivinil, polivinil acetat, polimetilmetacrilat și poliacrilonitril vor fi discutate în altă parte în acest capitol.
Trimiteți-le prietenilor: