Химия и технология пропилена

ПОЛИПРОПИЛЕН

Развитие производства полиолефинов началось одновременно в Германии и в Англии. В Германии сначала была изучена и успешно осуществлена полимеризация изобутилена в полиизобутилен. В Ан­глии с 1930 фирма ICI занималась полимеризацией этилена [5]. В 1938 г. там была пущена первая установка по получению поли­этилена высокого давления. Очень скоро за ней последовали и дру­гие установки, на которых этилен полимеризовался под высоким давлением.

В 1955 г. Циглер [6—8] опубликовал первые результаты опытов по полимеризации этилена под нормальным давлением в присут­ствии металлорганических соединений. Позднее эти катализаторы в модифицированной форме стали применять для полимеризации различных виниловых соединений.

За период с 1950 г. по 1960 г. в области полимеризационных процессов с применением специально разработанных катализаторов Циглера и Натта была открыта новая глава, представляющая зна­чительный теоретический и практический интерес. Речь идет о сте- реоспецифической полимеризации. Различные стереоизомерные по­лимеры, полученные на основе одного и того же мономера в зависи­мости от хода полимеризации могут значительно различаться по физическим свойствам (температуре плавления, кристалличности, механическим свойствам и т. д.).

Из пропилена [1—4] стереоспецифической полимеризацией в за­висимости от условий реакции могут быть получены следующие продукты:

Сн3 н сн3 н сн,

Н I Н I Н I Н | H I

CHg Н CHg CHg H

H I H I H I H I H I

І Н I CHgl Н І Н I CHg

Н н н н н

Атактические полиме&ы

Стереоспецифическая полимеризация проходит тремя этапами: а) инициирование, б) рост цепи, в) обрыв цепи.

Очень хорошим катализатором для полимеризации пропилена оказалась система R3A1 + ТіС13 — катализатор, разработанный Циг - лером и Натта. В этой системе хлор в ТіС13 — собственно катализа­торе — является агентом переноса цепи, а гидрид алюминия (или алкилалюминий) — сокатализатором.

Для объяснения стереоспецифической полимеризации Натта предложил мостиковый механизм:

TOC \o "1-3" \h \z Цепь Цепь Цепь

I I I

CH.-X СН—X СН-Х

СІІ2 СН2 - СН2

>Аі/ +СН2=СН—X ------------- > \АІ<^-------- ► ---- ►

¥ | R" І ї:'

СН2=СН СН2=СН

І І X X

Цепь Цепь

I I

СН-Х СН-Х

I I

Сн2 сн2

+ I I

CHa-CH СН-Х СН-Х

I I I

X X СН2 сн2

----- ► \TiN /СН2—СН—Цепь---------------- > р>ТІ<ч )А1/ ---------------- > yiiS )Аі/

R---A1— - r' V

1

В 1954 г. Натта [10—18] с большим успехом использовал подоб­ные системы для полимеризации пропилена. Уже в 1957 г. фирма Montecatini пустила первую промышленную установку по получению полипропилена.

Вскоре в США появилась первая установка Hercules Powder Co., а в ФРГ в сотрудничестве с Циглером была построена первая уста­новка на фирме Farbwerke Hoechst AG.

Полипропилен [19 — 45] наряду с хорошими физическими и хи­мическими свойствами, присущими всем полиолефинам, обладает такой температурной стойкостью, какой не достигал ни один из
известных стойких к коррозии термопластов. Температура размягче­ния полипропилена около 140 °С. Все это делает этот материал очень перспективным для химического машиностроения. Аппараты и установки из полипропилена имеют температурный предел приме­нения до 100 °С и выше.