Название полимера
Полипропилен (ПП) — это термопластичный полимер пропилена (пропена).
Полипропилен (хостален, данлай, моплен, новолен, оле-форм, поли-про, пропатен, профакс и др.) [—СН2СН (СН3)—]„, бесцв. термопластичный полимер. В зависимости от пространств. расположения групп СН3 известны изотактич., синдиотактич., атактич. и стереоблочный полипропилен. Наиб. пром. значение имеет изотактический полипропилен (степень изотактичности 95-99%), макромолекулы которого имеют спиральную конформацию. Его среднечисловая мол. м. (75-300)•103; он легко кристаллизуется (макс. степень кристалличности 75%); т.пл. 160-176°С; плотн. 0,90-0,92 г/см3; т. стекл. от — 10 до — 20°С; не раств. в орг. растворителях, в т.ч. кипящем гептане; ММР 3-20. Устойчив вводе (вплоть до 130°С) и агрессивных средах, кроме сильных окислителей (конц. HNO3, H2SO4, хромовая смесь). В тонких пленках практически прозрачен.
олипропилен
Полимерный материал полипропилен отличается высокими видовыми характеристиками, хорошей перерабатываемостью, отменными электроизоляционными свойствами, высокой химической устойчивостью, водо- и износостойкостью. Для изоляции от агрессивных химикатов, облицовки и гидроизоляции емкостей, в производстве элементов дизайна и рекламы применяется полипропилен листовой, срок его эксплуатации не менее 50 лет. Пропилен вторичный все чаще используется для производства неответственных изделий. Широчайшей отраслью производства, в которой используется полипропилен трубы для отопления, газопроводы, трубы для горячего и холодного водоснабжения. Благодаря многочисленным положительным свойствам вспененный полипропилен находит широчайшее применение: для очистительных фильтров, для трубопроводов высоких температур, при монтаже изоляции и пр. В современных композитных материалах применяется армированный полипропилен, наполненные различными минералами и волокнами марки ПП. Какой материал использовать при монтаже или замене труб - металлопластик или полипропилен? Ответ на этот вопрос дает анализ технологии изготовления труб, их эксплуатационных качеств и экономики.
Полипропилен (полипропен) - PP (выпускается под торговыми марками: бален, липол, новолен, олеформ, пропатен, каплен, HOSTALEN, MOPLEN). Крупнотоннажное производство полипропилена налажено как в России, так и во многих зарубежных странах. Производители полипропилена - практически все крупные нефтехимические компании мира.
Полипропилен – синтетический термопластичный неполярный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Продукт полимеризации пропилена. Твердое вещество белого цвета.
Полипропилен
термопластичный полимер Пропилена, [—CH2—CH (CH3)—] n; бесцветное кристаллическое вещество изотактической структуры, молекулярная масса M̅ω 300—700 тыс., максимальная степень кристалличности 73—75%, плотность 0,92—0,93 г/см3 при 20 °С, tпл 172 °С. Для П. характерны высокая ударная прочность (ударная вязкость с надрезом 5—12 кдж/м2, или кгс․см/см2), высокая стойкость к многократным изгибам, низкая паро- и газопроницаемость; по износостойкости он сравним с полиамидами. П. — хороший диэлектрик (тангенс угла диэлектрических потерь 0,0003— 0,0005 при 1 Мгц), плохо проводит тепло. Он не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей, но темнеет и разрушается под действием HNO3, H2SO4, хромовой смеси. П. обладает низкой термо- и светостойкостью, поэтому в него вводят специальные добавки — стабилизаторы полимерных материалов.
Общая формула
|
Хим. формула |
(C3H6)n |
Способы получения
Получение полипропилена. Сырьем для полипропилена служит газ пропилен (пропен). В промышленности получают полимеризацией пропилена главным образом в массе а также в растворе. Реакцию в массе осуществляют при 70-800С и давлении 2,7-3,0 МПа. Благодаря отсутствию растворителя упрощается выделение и сушка полипропилена. Полимеризацию в растворе (растворитель – гептан, низкооктановые фракции бензина; t=70-800С, p=0,5-0,1 МПа, катализаторы - хлориды титана TiCl3 с алюминийорганическими соединениями Al(C2H5)2Cl) проводят до содержания полипропилена в растворителе 300-400 г/л. После отделения на центрифуге полипропилен отмывают от остатков катализатора спиртом, смесью воды со спиртом. Порошкообразный полипропилен сушат, смешивают со стабилизаторами, красителями и затем гранулируют. Как правило, полипропилен выпускают в виде гранул диаметром 2-5 миллиметров (намного реже порошка). ПП относится к классу полиолефинов. Существует несколько подклассов полипропилена.
Молекулярное строение[править | править исходный текст]
По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и атактический. Изотактическая и синдиотактическая молекулярные структуры могут характеризоваться разной степенью совершенства пространственной регулярности. Стереоизомеры полипропилена существенно различаются по механическим, физическим и химическим свойствам. Атактический полипропилен представляет собой каучукоподобный материал с высокой текучестью, температурой плавления — около 80°С, плотностью — 850 кг/м3, хорошей растворимостью в диэтиловом эфире. Изотактический полипропилен по своим свойствам выгодно отличается от атактического, а именно: он обладает высоким модулем упругости, большей плотностью — 910 кг/м3, высокой температурой плавления — 165—170°С и лучшей стойкостью к действию химических реагентов. Стереоблокполимер полипропилена при исследовании с помощью рентгеновских лучей обнаруживает определенную кристалличность, которая не может быть такой же полной, как у чисто изотактических фракций, поскольку атактические участки вызывают нарушение в кристаллической решетке. Изотактический и синдиотактический образуются случайным образом;
Полипропилен получают в промышленности путем полимеризации пропилена при помощи катализаторов Циглера-Натта или металлоценовыми катализаторами. Полимеризация происходит при давлении 10 атм. И температуре до 80 ºС. Способ производства полипропилен с помощью катализатора Циглера-Натта был изобретен в 1957 году. Благодаря изобретениям Циглера и Натта стало возможным производство изотактического полипропилена.
Источником сырья для промышленного производства пропилена могут служить
продукты переработки нефти, а также природные углеводородные газы.
Пропилен получают различными методами: а) разделением газов
нефтепереработки, содержащих олефины; б) пиролизом этана и пропана,
содержащихся в газах нефтепереработки; в) пиролизом этана и высших алканов,
выделенных из природного газа; г) пиролизом жидких углеводородов.
Таблица 1 Планируемое производство мономеров в США (в тыс. т)
Пропилен выделяют из газов крекинга нефти или нефтепродуктов. Создавая нужные условия крекинга, а именно: давление, температуру, продолжительность процесса и применяя требуемый катализатор, можно направить деструкцию углеводородов, входящих в состав нефти, в сторону образования преимущественно пропилена и этилена. Выделение из смеси пропилена и очистка его осуществляются методом глубокого охлажения. Пропилен — это бесцветный горючий газ со слабым запахом. Молекулярная масса его 42,078, температура плавления — 185,25°С, температура кипения — 47,70оС, температура самовоспламенения — 455°С, пределы взрываемости в смеси с воздухом — 2,0—11,1% (объемных). В газах крекинга нефти он содержится в количестве 5—18% (по массе). Пропилен весьма реакционноспособен и легко присоединяет по двойным связям разнообразные соединения.
В промышленности полипропилен получают полимеризацией пропилена в растворителе (бензине, гектане, пропане) при давлении 1—4 МПа (в зависимости от применяемого растворителя). Реакция идет при 70°С в присутствии каталитического комплекса AiRg + TiCI3. Максимальная активность катализатора при молярном соотношении AiRg: TiCl3>3 : 2. Степень кристалличности полипропилена зависит от размера частиц катализатора. Активность наиболее часто применяемого каталитического комплекса уменьшается в присутствии кислорода воздуха или следов влаги, поэтому полимеризацию производят в атмосфере азота, используя тщательно осушенные растворитель и пропилен. В аппаратах 1 м2 приготовляют катализатор. Компоненты катализатора дозируются насосами и попадают в заданном соотношении в полимеризатор, куда одновременно поступает и мономер. Тепло полимеризации отводят за счет охлаждения стенок реактора или охлаждающим змеевиком. Образующаяся суспензия полимера самотеком поступает в сборник, в котором находится спирт (высший) для прекращения полимеризации и разложения катализатора. Затем производят фильтрацию полимера и удаление остатков растворителя острым водяным паром. В силу малой плотности полипропилена он всплывает на поверхность воды. После отделения полипропилена от воды и сушки он подвергается окончательной просушке в потоке азота. Метод производства изотактического полипропилена в присутствии окисно-хромовых катализаторов на алюмосиликате. Большое внимание уделяют дальнейшему усовершенствованию процесса полимеризации. Так, в Англии был предложен метод полимеризации полипропилена в сжиженных низкокипящих углеводородах (в чистом пропилене, пропане или бутане). При этом упрощается очистка исходных углеводородов, отвод тепла полимеризации за счет теплоты испарения растворителя и появляется возможность, высоких скоростей полимеризации. Ведутся работы в направлении уменьшения количества циркулирующих растворителей в процессе полимеризации. С этой целью предлагается проводить полимеризацию газообразного полипропилена под действием комплексных катализаторов: треххлористого титана + триэтилаллюминия, нанесенных на частицы порошкообразного полимера или при температурах выше температуры плавления полипропилена, когда образовавшийся полимер стекает с носителя катализатора.
Исходное сырье. Исходным сырьем для производства полипропилена является пропилен – непредельный углеводород формулы СН2 = СН – СН3. Это бесцветный газ, обладающий слабым характерным для олефинов запахом. В промышленности его выделяют из газообразных продуктов термического и каталитического крекинга нефти, так называемого крекинг-газа. Полипропилен также может быть получен совместно с этиленом при пиролизе керосина, низкооктановых фракций бензина или природных газов. Обычно он выделяется в смеси с пропаном. Полученную таким образом пропан-пропиленовую фракцию для удаления примесей, подвергают тонкой ректификации. Концентрации примесей в получаемой фракции должна составлять не более 0,3 – 0,1 %, - в основном пропан. Фракция, используемая для полимеризации не должна содержать соединений, способных "отравить" катализатор, таких как СО, СО2, вода, сернистые соединения, производные ацетилена. Эти примеси удаляются в процессе тонкой очистки реакционной смеси.
Свойства