Полипропилен: формула и реакция его получения

Полипропилен считается крепким и износоустойчивым, кристаллическим термопластичным полимером, в структуре которого находится мономер пропен (пропилен). За счет хороших физико-химических свойств используется в промышленности. Получение полипропилена обходится дешевле, чем другие сорта пластмасс, поэтому его задействуют при производстве многих сортов изделий.

Полипропилен: структурная формула

формула полипропиленка

Формула полипропилена выглядит таким образом: (C3H6)n. Структурное звено полипропилена можно записать формулой: [-CH2-CH(CH3)-]n. Выпускается этот полимер в порошкообразной форме или в гранулированном формате. Благодаря составу полипропилен очень устойчив к химическим реакциям и не вступает во взаимодействие с кислотами, щелочами, искусственными растворителями, а также не получает от них повреждения.

В формуле структуры мономера полипропилена (пропилена) атом водорода замещен метиловой группой. Благодаря наличию двойной связи появляется возможность полимеризации, за счет которой возникает прочный синтетический полимер. В получившейся макромолекуле число n обозначает количество звеньев из мономеров. При различных условиях полимеризации функциональная группа CH3 располагается с разных сторон молекулы метиловой группы – от этого зависит свойство получившегося пластика.

Полипропилен: формула мономера

На производстве изготавливают различные виды полимеров, но чаще всего используются 3 вида:

  • Изотактический. Имеет повышенную упругость, плотность и для его плавления требуется температура 170 градусов. Полипропиленовые соединения состоят только из мономеров.
  • Атактический. Обладает выраженную текучесть, напоминающую каучук. Растворяемый в эфирах, плавится при температуре 80 градусов. Метильные группы располагаются хаотично относительно всей углеродной цепочки.
  • Синдиотактический. Блок-сополимер с чередующимися мономерами пропилена и этилена.

Формула у каждого из видов та же, но структурные звенья полипропилена расположены в пространстве по-разному, что различает их по механическим, химическим и физическим свойствам. Формула указывает на конструкцию из неограниченного числа молекул пропена. Плотность его самая низкая у пластмасс, но структура позволяет выдерживать механические воздействия и нагрев. Получаемый полимер не подвержен коррозии, но при переизбытке прямых солнечных лучей и кислорода можно наблюдать его порчу.

молекула полипропилена

Любой из видов этого полимера имеет хорошую стойкость к воздействию химических веществ. Ощутимые разрушения слоя могут нанести мощные окислители, например, хлорсульфоновая кислота, олеум, азотная кислота. При нахождении материала в органических растворителях (бензол, толуол) может произойти набухание. Уровень поглощения воды 0,5%, поэтому он считается водонепроницаемым.

Как из пропена получить полипропилен

Методика получения полипропилена впервые была создана химиками Карлом Реном и Джулио Натта в 1954 году. В современной промышленности мономером для получения полипропилена служит вещество, формула которого C3H6, реакция проходит при помощи катализатора Циглера-Натта или металлоценовых катализаторов.

С первым из катализаторов производят изотактический полипропилен. Благодаря гораздо меньшему тепловому эффекту, чем при производстве полиэтилена, отвод тепла не предусматривает специфических способов или дополнительного охладительного оборудования. Процесс проводится в среде жидкого углеводородного растворителя:

  • Бензина;
  • Н-гептана;
  • Уайт-спирита.

Технология состоит из стадий:

  • Подготовка комплекса катализатора;
  • Реакция полимеризации полипропилена внутри полимеризатора;
  • Вывод не вступивших в реакцию мономеров (то, из чего делают полипропилен);
  • Разложение комплекса катализатора спиртом;
  • Очистка получившегося полимера, отделение от растворителя;
  • Просушка в потоке азота;
  • Обработка полученной продукции.

Получение полипропилена: реакция

Реакция после загрузки компонентов продолжается около 5-7 ч при температуре выше 65 градусов и давлении 1,0 Мпа. Компоненты смешиваются в пропорции:

  • Пропилен – 100 частей;
  • Бензин – 225;
  • Катализаторный комплекс – 9.

Полипропилен получают из вещества, формула которого CH2=CH(CH3) х n частей, а после изготовления формула превращается в [-CH2-CH(CH3)-]n.

реакция получения полипропилена

Существует еще методы пропан-пропиленой фракции полимеризации попропилена, соединяющие на 30% пропилен и на 70% пропан. Второй компонент используется как растворитель. Аппаратное давление во время производства поддерживается за счет паров, выделяемыми составом. Выпадает осадок готового вещества в виде белого порошка, остальные стадии дублируются по предыдущему методу. Также в промышленных масштабах используют метод с добавлением высокоактивного металлоценового катализатора. Происходит реакция в среде гептана при температуре 65-70 градусов и давлением 1-1,2 Мпа.

Технология:

  1. Изготовление комплекса катализатора;
  2. Процесс полимеризации сжиженного пропилена;
  3. Полимеризация с этиленом;
  4. Промывка;
  5. Отжим методом центрифугирования;
  6. Просушка;
  7. Производство гранул, фасовка.

Сегодня производство такого полимера нуждается в совершенствовании катализаторов: разрабатываются более активные вещества, способные при небольшой дозировке выполнять тот же функционал, но с меньшей выработкой отходов. Тогда можно будет пропускать шаг с промыванием состава полипропилена и восстановлением промывной жидкости.

Полипропилен получают из вещества пропена (пропилена) путем полимеризации различными комплексами катализаторов при нагревании. Происходит расщепление двойной связи между атомами, образуется полимер с выраженными прочными и водостойкими функциями. Среди различных типов пластмасс он занимает почетное второе место после полиэтилена, ежегодно вырастает производственный оборот за счет относительной дешевизны и высокого качества получаемой продукции.

Ссылка на основную публикацию

This site is protected by wp-copyrightpro.com