Полімерызацыя прапілену: схема, раўнанне, формула

Што ўяўляе сабой полімерызацыя прапілену? Якія асаблівасці праходжання дадзенай хімічнай рэакцыі? Паспрабуем знайсці разгорнутыя адказы на гэтыя пытанні.

характарыстыка злучэнняў

Схемы рэакцый полімерызацыі этылену і прапілену дэманструюць тыповыя хімічныя ўласцівасці, якімі валодаюць усе прадстаўнікі класа алефінаў. Такое незвычайнае назву дадзены клас атрымаў ад старой назвы алею, які выкарыстоўваецца ў хімічнай вытворчасці. У 18 стагоддзі быў атрыманы хлорысты этылен, які ўяўляў сабой алеістае вадкае рэчыва.

Сярод асаблівасцяў ўсіх прадстаўнікоў класа непредельных аліфаціческіе вуглевадародаў адзначым наяўнасць у іх адной двайны сувязі.

Радыкальная полімерызацыя прапілену тлумачыцца менавіта прысутнасцю ў структуры рэчывы двайны сувязі.

агульная формула

Ва ўсіх прадстаўнікоў Гамалагічны шэрагу алкена агульная формула мае выгляд З _п Н _2П. Недастатковая колькасць вадароду ў структуры тлумачыць асаблівасць хімічных уласцівасцяў гэтых вуглевадародаў.

Раўнанне рэакцыі полімерызацыі прапілену з'яўляецца прамым пацвярджэннем магчымасці разрыву па такой сувязі пры выкарыстанні падвышанай тэмпературы і каталізатара.

Непредельные радыкал называецца аллилом або пропенилом-2. Навошта праводзіцца полімерызацыя прапілену? Прадукт гэтага ўзаемадзеяння ўжываецца для сінтэзу сінтэтычнага каўчуку, які, у сваю чаргу, запатрабаваны ў сучаснай хімічнай прамысловасці.

фізічныя ўласцівасці

Раўнанне полімерызацыі прапілену пацвярджае не толькі хімічныя, але і фізічныя ўласцівасці дадзенага рэчыва. Прапілен з'яўляецца газападобных рэчывам з невысокімі тэмпературамі кіпення і плаўлення. Дадзены прадстаўнік класа алкена мае нязначную растваральнасць вадзе.

хімічныя ўласцівасці

Ўраўненні рэакцыі полімерызацыі прапілену і изобутилена паказваюць, што працэсы працякаюць па двайны сувязі. У якасці мономеров выступаюць алкены, а канчатковымі прадуктамі такога ўзаемадзеяння будуць поліпрапілен і полиизобутилен. Менавіта вуглярод-вугляродная сувязь пры падобным узаемадзеянні будзе разбурацца, і ў канчатковым выніку будзе ўтварацца адпаведныя структуры.

Па двайны сувязі адбываецца адукацыя новых простых сувязяў. Як працякае полімерызацыя прапілену? Механізм дадзенага працэсу аналагічны працэсаў, якія праходзяць ва ўсіх астатніх прадстаўнікоў дадзенага класа непредельных вуглевадародаў.

Рэакцыя полімерызацыі прапілену прадугледжвае некалькі варыянтаў праходжання. У першым выпадку працэс ажыццяўляецца ў газавай фазе. Па другім варыянце рэакцыя ідзе ў вадкай фазе.

Акрамя таго, полімерызацыя прапілену працякае і па некаторых састарэлым працэсам, якія прадугледжваюць прымяненне ў якасці рэакцыйнай асяроддзя насычанага вадкага вуглевадароду.

сучасная тэхналогія

Полімерызацыя прапілену ў масе па тэхналогіі Spheripol ўяўляе сабой сумяшчэнне суспензионного рэактара для вырабу гомополимеров. Працэс мяркуе ўжыванне газофазного рэактара з псевдожидкостным пластом для стварэння блок-супалімер. У падобным выпадку рэакцыя полімерызацыі прапілену мяркуе даданне ў прыладу дадатковых сумяшчальных каталізатараў, а таксама правядзенне папярэдняй полімерызацыі.

Асаблівасці працэсу

Тэхналогія мяркуе перамешванне кампанентаў ў адмысловай прыладзе, прызначаным для папярэдняга ператварэння. Далей гэтую сумесь дадаюць у петлевые полімерізаціонные рэактары, туды паступае і вадарод, і адпрацаваны прапілен.

Праца рэактараў ажыццяўляецца пры дыяпазоне тэмператур ад 65 да 80 градусаў па Цэльсіі. Ціск у сістэме не перавышае 40 бар. Рэактары, якія размяшчаюцца паслядоўна, прымяняюцца на заводах, разлічаных на вялікія аб'ёмы вырабу палімернай прадукцыі.

З другога рэактара выдаляюць палімерны раствор. Полімерызацыя прапілену мяркуе перанос раствора ў дегазатор павышанага ціску. Тут ажыццяўляецца выдаленне парашковага гомополимера ад вадкага мономера.

вытворчасць блоксополимеров

Раўнанне полімерызацыі прапілену CH2 = CH - CH3 ў дадзенай сітуацыі мае стандартны механізм праходжання, ёсць адрозненні толькі ва ўмовах ажыццяўлення працэсу. Разам з пропиленом і этэн парашок з дегазатора ідзе ў газофазный рэактар, які працуе пры тэмпературы каля 70 градусаў па Цэльсія і ціску не больш за 15 бар.

Блок супалімер пасля вывядзення з рэактара паступаюць у спецыяльную сістэму адвядзення ад мономера парашкападобнага палімера.

Полімерызацыя прапілену і бутадиенов ударатрывалага выгляду дапускае выкарыстанне другога газофазного рэактара. Ён дазваляе павялічваць ўзровень прапілену ў палімеры. Акрамя таго, магчыма даданне ў гатовы прадукт дабавак, выкарыстанне гранулявання, спрыяе павышэнню якасці атрымоўванага прадукту.

Спецыфіка полімерызацыі алкена

Паміж вырабам поліэтылену і поліпрапілена ёсць некаторыя адрозненні. Раўнанне полімерызацыі прапілену дазваляе зразумець, што мяркуецца прымяненне іншага тэмпературнага рэжыму. Акрамя таго, некаторыя адрозненні існуюць і ў канчатковай стадыі тэхналагічнага ланцужка, а таксама ў галінах выкарыстання канчатковых прадуктаў.

Пераксіду выкарыстоўваюць для смол, якія валодаюць выдатнымі реологіческіх уласцівасцяў. У іх павышаны ўзровень цякучасці расплаваў, падобныя фізічныя ўласцівасці з тымі матэрыяламі, якія маюць нізкі паказчык цякучасці.

Смалы, якія маюць выдатныя реологіческіх ўласцівасці, ўжываюць у працэсе ліццёвага фармавання, а таксама ў выпадку вырабу валокнаў.

Для павышэння празрыстасці і трываласці палімерных матэрыялаў вытворцы імкнуцца дадаваць у рэакцыйную сумесь адмысловыя кристаллизирующие дадаткі. Частка поліпрапіленавых празрыстых матэрыялаў замяшчаюць паступова іншымі матэрыяламі ў галіне выдувного фармавання і стварэння ліцця.

асаблівасці полімерызацыі

Полімерызацыя прапілену ў прысутнасці актываванага вугалю працякае хутчэй. У цяперашні час прымяняецца каталітычны комплекс вугляроду з пераходным металам, заснаваны на адсарбцыйнай здольнасці вугляроду. У выніку полімерызацыі атрымліваецца прадукт, які мае выдатныя эксплуатацыйныя характарыстыкі.

У якасці асноўных параметраў працэсу полімерызацыі выступае хуткасць рэакцыі, а таксама малекулярны вага і стереоизомерный склад палімера. Значэнне мае і фізічная і хімічная прырода каталізатара, полімерізаціонная серада, ступень чысціні складовых частак рэакцыйнай сістэмы.

Лінейны палімер атрымліваецца і ў гамагеннай, і ў гетэрагеннай фазе, калі ідзе гаворка пра этыленам. Прычына заключаецца ў адсутнасці ў дадзенага рэчыва прасторавых ізамерыя. Каб атрымаць изотактический поліпрапілен, імкнуцца выкарыстаць цвёрдыя хларыды тытана, а таксама алюминийорганические злучэння.

Што датычыцца прымянення комплексу, адсарбаванага на крышталічным хларыд тытана (3), можна атрымліваць прадукт з зададзенымі характарыстыкамі. Рэгулярнасць кратаў носьбіта не з'яўляецца дастатковым фактарам для набыцця каталізатарам высокай стереоспецифичности. Напрыклад, у выпадку выбару иодида тытана (3) назіраецца атрыманне большай колькасці атактического палімера.

Разгледжаныя каталітычныя кампаненты маюць льюисовский характар, таму звязаныя з падборам асяроддзя. Самай выгаднай асяроддзем з'яўляецца прымяненне інэртных вуглевадародаў. Так як хларыд тытана (5) з'яўляецца актыўным адсарбентам, у асноўным выбіраюць аліфаціческіе вуглевадароды. Як працякае полімерызацыя прапілену? Формула прадукту мае выгляд (-СН ₂ -СН ₂ -СН ₂ -) п. Сам алгарытм рэакцыі аналагічны праходжанню рэакцыі ў астатніх прадстаўнікоў дадзенага Гамалагічны шэрагу.

хімічнае ўзаемадзеянне

Прааналізуем асноўныя варыянты ўзаемадзеяння для прапілену. Улічваючы, што ў яго структуры ёсць падвойная сувязь, асноўныя рэакцыі працякаюць менавіта з яе разбурэннем.

Галогенирование працякае пры звычайнай тэмпературы. Па месцы разрыву складанай сувязі адбываецца бесперашкоднае далучэнне галаген. У выніку дадзенага ўзаемадзеяння утворыцца дигалогенпроизводное злучэнне. Цяжэй за ўсё адбываецца йодирование. Бромирование і хлараванне працякае без дадатковых умоў і энергетычных выдаткаў. Фтараванне прапілену працякае з выбухам.

Рэакцыя гидрирования мяркуе выкарыстанне дадатковага паскаральніка. У якасці каталізатара выступае плаціна, нікель. У выніку хімічнага ўзаемадзеяння прапілену з вадародам, утворыцца прапан - прадстаўнік класа гранічных вуглевадародаў.

Гідратацыя (далучэнне вады) ажыццяўляецца па правілу В. В. Марковникова. Сутнасць яго складаецца ў далучэнні па двайны сувязі атама вадароду да таго вуглярода прапілену, які мае яго максімальную колькасць. Пры гэтым галаген будзе прымацоўвацца да таго С, які мае мінімальны лік вадароду.

Для прапілену характэрна гарэнне ў кіслародзе паветра. У выніку гэтага ўзаемадзеяння будзе атрымлівацца два асноўных прадукту: вуглякіслага газу, вадзянога пару.

Пры дзеянні на дадзенае хімічнае рэчыва моцных акісляльнікаў, напрыклад, перманганата калія, назіраецца яго абескаляроўванне. Сярод прадуктаў хімічнай рэакцыі будзе двухатомный спірт (гліколь).

атрыманне прапілену

Усе спосабы можна падзяліць на дзве асноўныя групы: лабараторныя, прамысловыя. У лабараторных умовах можна атрымаць прапілен пры адшчапленнем галогеноводорода ад зыходнага галогеналкила пры ўздзеянні на іх спіртавой раствора гідраксіду натрыю.

Прапілен утворыцца пры каталітычным гидрировании пропина. У лабараторных умовах дадзенае рэчыва можна атрымаць пры дэгідратаціі пропанол-1. У дадзенай хімічнай рэакцыі ўжываюць у якасці каталізатараў фосфарную альбо серную кіслату, аксід алюмінія.

Як атрымліваюць прапілен ў вялікіх аб'ёмах? У сувязі з тым, што ў прыродзе дадзенае хімічнае рэчыва сустракаецца рэдка, былі распрацаваны прамысловыя варыянты яго атрымання. Самым распаўсюджаным з'яўляецца вылучэнне алкена з прадуктаў нафтаперапрацоўкі.

Напрыклад, ажыццяўляецца крэкінгу сырой нафты ў адмысловым кіпячым слоі. Прапілен атрымліваюць шляхам піролізу бензінава фракцыі. У цяперашні час вылучаюць алкена і з спадарожнага газу, газападобных прадуктаў каксавання вугалю.

Ёсць разнастайныя варыянты піролізу прапілену:

• у трубчастых печах;
• ў рэактары з ужываннем кварцавага цепланосбіта;
• працэс Лаўроўскага;
• автотермический піроліз па метадзе Бартламей.

Сярод адпрацаваных прамысловых тэхналогій неабходна адзначыць і каталітычныя дегидрирование насычаных вуглевадародаў.

прымяненне

Прапілен мае розныя вобласці прымянення, таму і вырабляецца ў вялікіх маштабах ў прамысловасці. Сваім з'яўленнем дадзены непредельные вуглевадарод абавязаны работах Натт. У сярэдзіне дваццатага стагоддзя ён, карыстаючыся каталітычнай сістэмай Циглера, распрацаваў тэхналогію полімерызацыі.

Натта здолеў атрымаць стереорегулярный прадукт, які быў ім названы изотактическим, паколькі ў структуры метильные групы былі размешчаны з аднаго боку ланцужкі. Дзякуючы такому варыянту «пакаванні» палімерных малекул, якое атрымліваецца палімернае рэчыва мае выдатныя механічныя характарыстыкі. Поліпрапілен выкарыстоўваецца для вырабу сінтэтычнага валакна, запатрабаваны ў якасці пластычнай масы.

Прыкладна дзесяць адсоткаў нафтавага прапілену спажываецца для вытворчасці яго аксіду. Да сярэдзіны мінулага стагоддзя дадзенае арганічнае рэчыва атрымлівалі хлоргидринным метадам. Рэакцыя працякала праз адукацыю прамежкавага прадукту пропиленхлоргидрина. У такой тэхналогіі ёсць пэўныя недахопы, якія звязаны з выкарыстаннем дарагога хлору і гашанай вапны.

У наш час на змену гэтай тэхналогіі прыйшоў халкон-працэс. Ён грунтуецца на хімічным узаемадзеянні прапіць з гидропероксидами. Ўжываюць аксід прапілену ў сінтэзе пропиленглиголя, які ідзе на выраб пенаполіўрэтанаў. Яны лічацца выдатнымі амартызуецца матэрыяламі, таму ідуць на стварэнне упаковак, кілімкоў, мэблі, цеплаізаляцыйных матэрыялаў, сорбирующих вадкасцяў і фільтруюць матэрыялаў.

Акрамя таго, сярод асноўных сфер прымянення прапілену неабходна згадаць сінтэз ацэтону і ізапрапілавага спірту. Ізапрапілавага спірт, з'яўляючыся выдатным растваральнікам, лічыцца каштоўным хімічным прадуктам. У пачатку дваццатага стагоддзя гэты арганічны прадукт атрымлівалі сернокислотным метадам.

Акрамя таго, адпрацаваная тэхналогія прамой гідратацыі прапіць з увядзеннем у рэакцыйную сумесь кіслых каталізатараў. Каля паловы ўсяго выраблянага пропанол сыходзіць на сінтэз ацэтону. Дадзеная рэакцыя мяркуе адшчапленнем вадароду, праводзіцца пры 380 градусах па Цэльсія. Каталізатарамі ў гэтым працэсе выступаюць цынк і медзь.

Сярод важных галін прымянення прапілену асаблівае месца займае гидроформилирование. Прапен ідзе на вытворчасць альдэгідаў. Оксисинтез ў нашай краіне сталі выкарыстоўваць з сярэдзіны мінулага стагоддзя. У цяперашні час гэтая рэакцыя займае важнае месца ў нафтахіміі. Хімічнае ўзаемадзеянне прапілену з сінтэз-газам (сумессю угарнага газу і вадароду) пры тэмпературы 180 градусаў, каталізатары аксіду кобальту і ціску ў 250 атмасфер назіраецца адукацыю двух альдэгідаў. Адзін мае нармальнае будынак, у другога - выгнутая вугляродная ланцужок.

Адразу пасля адкрыцця дадзенага тэхналагічнага працэсу, менавіта гэтая рэакцыя стала аб'ектам даследаванняў для многіх навукоўцаў. Яны шукалі спосабы змякчэння умоў яе праходжання, стараліся знізіць працэнтнае ўтрыманне ў атрыманай сумесі альдэгіду разгалінаванага будынкі.

Для гэтага былі прыдуманы эканамічныя працэсы, якія прадугледжваюць прымяненне iншых каталізатараў. Ўдалося знізіць тэмпературу, ціск, павялічыць выхад альдэгіду лінейнага будынкі.

Эфіры акрылавай кіслаты, якія таксама звязаны з полімерызацыі прапілену, ужываюць у якасці супалімераў. Каля 15 адсоткаў нафтахімічнага прапіць ўжываюць у якасці зыходнага рэчывы для стварэння акрионитрила. Гэты арганічны кампанент неабходны для вырабу каштоўнага хімічнага валакна - нитрона, стварэння пластычных мас, вытворчасці каўчук.

заключэнне

Поліпрапілен лічаць у цяперашні час найбуйнейшым вытворчасцю нафтахіміі. Попыт на гэты якасны і недарагі палімер расце, таму ён паступова выцясняе поліэтылен. Ён незаменны пры стварэнні жорсткай упакоўкі, пласцін, плёнак, аўтамабільных дэталяў, сінтэтычнай паперы, лін, дывановых дэталяў, а таксама для стварэння разнастайнага бытавога абсталявання. У пачатку дваццаць першага стагоддзя вытворчасць поліпрапілена займала другое месца ў палімернай прамысловасці. Улічваючы запыты розных галін прамысловасці, можна зрабіць выснову: у бліжэйшы час захаваецца тэндэнцыя маштабнай вытворчасці прапілену і этылену.