Polymerizace propylenu: schéma, rovnice, vzorec

Jaká je polymerace propylenu? Jaké jsou vlastnosti průběhu této chemické reakce? Pokusíme se najít podrobné odpovědi na tyto otázky.

Charakteristika sloučenin

Reakční schémata pro polymeraci ethylenu a propylu ukazují typické chemické vlastnosti, které mají všechny členy olefinové třídy. Toto neobvyklé jméno bylo dáno této třídě ze starého názvu oleje používaného v chemické výrobě. V 18. století vznikl ethylenchlorid, který byl olejovitou kapalnou látkou.

Mezi znaky všech představitelů třídy nenasycených alifatických uhlovodíků je třeba poznamenat, že v nich je přítomna jedna dvojná vazba.

Radikální polymerace propylenu je přesně vysvětlena přítomností dvojné vazby ve struktuře látky.

Obecný vzorec

Pro všechny zástupce série homologie alkenů obecného vzorce má formu C_nH_2p. Nedostatek vodíku ve struktuře vysvětluje zvláštnost chemických vlastností těchto uhlovodíků.

Rovnice pro polymerizační reakci propylenu je přímým potvrzením možnosti prasknutí v takovém spojení za použití zvýšené teploty a katalyzátoru.

Nenasycený radikál se nazývá allyl nebo propenyl-2. Proč je polymerace propylenu? Produkt této interakce se používá pro syntézu syntetická guma, což je zase poptávka v moderním chemickém průmyslu.

Fyzikální vlastnosti

Polymerační rovnice pro propylen potvrzuje nejen chemické, ale i fyzikální vlastnosti látky. Propylen je plynná látka s nízkou teplotou varu a bodem tání. Tento zástupce alkénové třídy má zanedbatelnou rozpustnost ve vodě.

Chemické vlastnosti

Rovnice pro polymerizační reakci propylenu a isobutylenu ukazují, že procesy probíhají podél dvojné vazby. Alkeny působí jako monomery a konečné produkty této interakce jsou polypropylen a polyisobutylen. Je to vazba uhlík-uhlík v této interakci, která se rozpadne a nakonec se vytvoří odpovídající struktury.

U dvojité vazby dochází k vytvoření nových jednoduchých vazeb. Jak postupuje polymerace propylenu? Mechanismus tohoto procesu je podobný procesu, který se vyskytuje u všech ostatních zástupců této skupiny nenasycených uhlovodíků.

Polymerační reakce propylenu zahrnuje několik variant perkolace. V prvním případě se proces provádí v plynné fázi. Ve druhé variantě probíhá reakce v kapalné fázi.

Navíc polymerace propylenu probíhá také podle některých zastaralých postupů zahrnujících použití nasyceného kapalného uhlovodíku jako reakčního média.

Moderní technologie

Polymerizace hmoty propylenu podle technologie Spheripol je kombinací reaktoru pro výrobu homopolymerů. Způsob zahrnuje použití reaktoru v plynné fázi s pseudo-kapalnou vrstvou pro vytvoření blokových kopolymerů. V takovém případě polymerizační reakce propylenu předpokládá přidání dalších kompatibilních katalyzátorů k zařízení, stejně jako předpolymerace.

Funkce procesu

Tato technologie zahrnuje smíchání součástí ve speciálním zařízení určeném pro předtransformaci. Tato směs se potom přidá do smyčkových polymerizačních reaktorů, kde se přivádějí jak vodík, tak použitý propylen.

Reaktory pracují při teplotním rozsahu 65 až 80 stupňů Celsia. Tlak v systému nepřesahuje 40 barů. Reaktory, které jsou uspořádány v sérii, se používají v továrnách určených pro velké objemy výroby polymerů.

Od druhého reaktoru se odstraní polymerní roztok. Polymerizace propylenu zahrnuje přenos roztoku do odplyňovače se zvýšeným tlakem. Zde se práškový homopolymer odstraní z kapalného monomeru.

Výroba blokových kopolymerů

Polymerační rovnice pro propylen CH2= CH-CH3 v této situaci má standardní mechanismus průtoku, existují rozdíly pouze v podmínkách procesu. Spolu s propylenem a ethylenem přichází prášek z odplyňovače do plynového reaktoru pracujícího při teplotě asi 70 ° C a tlaku nejvýše 15 barů.

Blokové kopolymery po vyjmutí z reaktoru vstupují do zvláštního separačního systému z monomeru práškového polymeru.

Polymerizace propylenu a butadienů typu odolného proti nárazům umožňuje použití druhého reaktoru s plynovou fází. Umožňuje zvýšit hladinu propylenu v polymeru. Kromě toho je možné přidávat přísady do hotového výrobku, použití granulace, pomáhá zlepšit kvalitu získaného produktu.

Specificita polymerace alkenů

Existují určité rozdíly mezi výrobou polyethylenu a polypropylenu. Polymerační rovnice pro propylen nám dovoluje pochopit, že se předpokládá rozdílný teplotní režim. Navíc existují určité rozdíly v konečné fázi procesního řetězce, stejně jako v oblasti použití konečných produktů.

Peroxid se používá pro pryskyřice, které mají vynikající reologické vlastnosti. Mají zvýšenou hladinu tekutosti tavenin, podobné fyzikální vlastnosti s materiály, které mají nízký index výtěžnosti.

Živice, které mají vynikající vlastnosti reologické vlastnosti, se používají při procesu vstřikování, stejně jako při výrobě vláken.

Pro zvýšení průhlednosti a pevnosti polymerních materiálů se výrobci pokoušejí přidat do reakční směsi speciální krystalizační přísady. Část průhledných polypropylenových materiálů se postupně nahrazuje jinými materiály v oblasti vyfukování a lití.

Zvláštnosti polymerace

Polymerace propylenu v přítomnosti aktivního uhlí probíhá rychleji. V současné době se používá katalytický komplex uhlíku s přechodovým kovem založeným na adsorpční kapacitě uhlíku. Výsledkem polymerace je získání produktu s vynikajícími výkonnostními vlastnostmi.

Hlavními parametry polymerizačního procesu jsou: reakční rychlost, jakož i molekulovou hmotnost a stereoizomerní složení polymeru. Fyzikální a chemická povaha katalyzátoru, polymerizačního média a stupeň čistoty složek reakčního systému jsou také důležité.

Lineární polymer se získává jak v homogenní, tak iv heterogenní fázi, pokud jde o ethylen. Důvodem je, že daná látka nemá prostorové isomery. Pro získání izotaktického polypropylenu se pokuste použít pevný chlorid titanu a také organoaluminové sloučeniny.

Při použití komplexu adsorbovaného na krystalickém chloridu titaničitém (3) je možné získat produkt s předem stanovenými vlastnostmi. Pravidelnost nosné mřížky není dostatečným faktorem, aby katalyzátor získal vysokou stereospecificitu. Například při výběru jodidu titanu (3) je pozorováno větší množství ataktického polymeru.

Uvažované katalytické složky mají charakter Lewis, a proto se vztahují k výběru média. Nejvýhodnějším prostředím je použití inertních uhlovodíků. Vzhledem k tomu, že chlorid titanu (5) je aktivní adsorbent, jsou obecně vybrány alifatické uhlovodíky. Jak postupuje polymerace propylenu? Vzorec má formu (-CH₂-CH₂-CH₂-) n. Algoritmus samotné reakce je analogický s průběhem reakce u zbývajících zástupců dané homologní série.

Chemická interakce

Pojďme analyzovat hlavní možnosti interakce pro propylen. Vzhledem k tomu, že ve své struktuře existuje dvojná vazba, hlavní reakce probíhají právě s jejím zničením.

Halogenace probíhá při běžné teplotě. V místě narušení komplexní komunikace je halogen snadno připojen. V důsledku této interakce vzniká dihalogenová sloučenina. Nejtěžší je jodování. Bromování a chlorování probíhá bez dodatečných podmínek a nákladů na energii. Flutonace propylenu probíhá výbuchem.

Hydrogenační reakce zahrnuje použití dalšího urychlovače. Katalyzátorem je platina, nikl. V důsledku chemické interakce propylenu s vodíkem vzniká propan - reprezentant třídy omezujících uhlovodíků.

Hydratace (přidání vody) se provádí podle pravidla VV Markovnikova. Její podstatou je připojení atomu vodíku na propylenový uhlík, který má své maximální množství, dvojnou vazbou. V tomto případě bude halogen připojen k objemu C, který má minimální množství vodíku.

Propylen je charakterizován spálením kyslíku ve vzduchu. Výsledkem této interakce budou dva hlavní produkty: oxid uhličitý, vodní pára.

Pokud silné oxidační činidla, jako je manganistan draselný, působí na tuto chemickou látku, je pozorována její změna barvy. Mezi produkty chemické reakce patří dihydrickohol (glykol).

Příprava propylenu

Všechny metody lze rozdělit do dvou hlavních skupin: laboratorní, průmyslové. V laboratorních podmínkách je možno získat propylen, když se halogenid halogenu odštěpí od výchozího halogenalkylu, jestliže je vystaven alkoholovému roztoku hydroxidu sodného.

Propylen vzniká během katalytické hydrogenace propinu. V laboratorních podmínkách lze tuto látku získat dehydratací propanolu-1. Při této chemické reakci se používá jako katalyzátor kyselina fosforečná nebo kyselina sírová, oxid hlinitý.

Jak se vyrábí propylen ve velkých objemech? Vzhledem k tomu, že tato chemikálie se v přírodě vyskytuje jen zřídka, byly vyvinuty průmyslové varianty její výroby. Nejběžnější je oddělení alkénu od rafinovaných produktů.

Například se provádí praskání ropy ve speciálním fluidním loži. Propylen se vyrábí pyrolýzou benzinové frakce. V současné době je alken je oddělen od příslušného plynu, plynných produktů koksování uhlí.

Existuje celá řada možností pyrolýzy propylenu:

• v trubkových pecích;
• v reaktoru s použitím křemičité chladicí kapaliny;
• Lavrovského procesu;
• autothermická pyrolýza podle Bartlomovy metody.

Mezi vyčerpanými průmyslovými technologiemi je třeba poznamenat katalytickou dehydrogenaci nasycených uhlovodíků.

Aplikace

Propylen má řadu aplikací, a proto je vyráběn ve velkém měřítku v průmyslu. Vzhled tohoto nenasyceného uhlovodíku je důsledkem práce Natta. V polovině dvacátého století, s použitím katalytického systému Ziegler, vyvinul polymerizační technologii.

Natta se podařilo získat stereoregulární produkt, který nazval izotaktický, protože ve struktuře byly na jedné straně řetězu umístěny methylové skupiny. Díky tomuto "obalu" molekul polymeru má výsledný polymerní materiál vynikající mechanické vlastnosti. Polypropylen se používá pro výrobu syntetických vláken, je v poptávce jako plastová hmota.

Přibližně deset procent ropného propylenu se spotřebuje na výrobu oxidu. Až do poloviny minulého století byla tato organická látka získána metodou chlorohydrinu. Reakce probíhala vytvořením meziproduktu propylenchlorhydrinu. Tato technologie má určité nevýhody, které jsou spojeny s použitím drahého chloru a hydratovaného vápna.

V současné době byla tato technologie nahrazena procesem halkon. Je založen na chemické interakci propenu s hydroperoxidy. Propylenoxid se používá při syntéze propylenglykolů, který se používá pro výrobu polyuretanových pěn. Jsou považovány za vynikající odpružovací materiály, takže se chystají vytvářet balíčky, koberce, nábytek, tepelné izolační materiály, sorpční kapaliny a filtrační materiály.

Navíc mezi hlavní aplikace propylenu je třeba uvést syntézu acetonu a isopropylalkoholu. Isopropylalkohol, jako vynikající rozpouštědlo, se považuje za cenný chemický výrobek. Na počátku dvacátého století byl tento organický produkt vyroben metodou kyseliny sírové.

Kromě toho se technologie přímé hydratace propenu vyvinula zavedením kyselých katalyzátorů do reakční směsi. Přibližně polovina veškerého vyrobeného propanolu vede k syntéze acetonu. Tato reakce zahrnuje oddělení vodíku prováděné při 380 stupních Celsia. Katalyzátory v tomto procesu jsou zinek a měď.

Mezi důležitými aplikacemi propylenu má hydroformylace zvláštní místo. Propene jde do výroby aldehydů. Oxinsyntéza v naší zemi se začala používat od poloviny minulého století. V současné době zaujímá tato reakce významné místo v petrochemickém průmyslu. Chemická reakce propylenu se syntézním plynem (směs oxidu uhelnatého a vodíku) při teplotě 180 ° C, katalyzátorem oxidu kobaltnatého a tlakem 250 atmosfér vytváří tvorbu dvou aldehydů. Jeden má normální strukturu, druhý má zakřivený uhlíkový řetězec.

Ihned po objevení tohoto technologického procesu se tato reakce stala předmětem výzkumu mnoha vědců. Hledali způsoby, jak zmírnit podmínky svého průběhu, pokusili se snížit procento ve výsledné směsi aldehydové rozvětvené struktury.

Pro tento účel byly vynalezeny ekonomické procesy zahrnující použití jiných katalyzátorů. Bylo možné snížit teplotu, tlak, zvýšit výtěžek aldehydové lineární struktury.

Estery kyseliny akrylové, které jsou také spojeny s polymerací propylenu, se používají jako kopolymery. Přibližně 15 procent petrochemického propenu se používá jako výchozí materiál k vytvoření akryonitrilu. Tato organická složka je nezbytná pro výrobu cenného chemického vlákna - nitronu, tvorby plastů, výroby kaučuku.

Závěr

Polypropylen je nyní považován za největší petrochemickou výrobu. Poptávka po této kvalitě a nenákladném polymeru roste, takže postupně vytěsňuje polyethylen. Je nepostradatelný pro výrobu tuhých obalů, desek, fólií, automobilových dílů, syntetického papíru, lan, dílů koberců a také pro výrobu různých domácích potřeb. Na začátku 21. století byla výroba polypropylenu druhým největším v polymémovém průmyslu. Vzhledem k požadavkům různých průmyslových odvětví lze dojít k závěru: v blízké budoucnosti bude pokračovat trend výroby velkého množství propylenu a ethylenu.