Vad är polymerisationen av propen? Vad kännetecknar denna kemiska reaktion? Låt oss försöka hitta detaljerade svar på dessa frågor.
Karakteristika för anslutningar
Reaktionsscheman för polymerisation av etylen och propen visar de typiska kemiska egenskaperna som alla medlemmar i olefinklassen har. Denna klass fick ett så ovanligt namn från det gamla namnet på oljan som används i kemisk produktion. På 1700-talet fick man etylenklorid, som var ett oljigt flytande ämne.
Bland egenskaperna hos alla representanter för klassen av omättade alifatiska kolväten, noterar vi närvaron av en dubbelbindning i dem.
Radikalpolymerisationen av propen förklaras exakt av närvaron av en dubbelbindning i ämnets struktur.
Allmän formel
För alla representanter för den homologa serien av alkener har den allmänna formeln formen СpН2p. Den otillräckliga mängden väten i strukturen förklarar det speciella med de kemiska egenskaperna hos dessa kolväten.
Propylenpolymerisationsreaktionsekvationär en direkt bekräftelse på möjligheten av ett avbrott i en sådan anslutning vid användning av förhöjd temperatur och en katalysator.
Den omättade radikalen kallas allyl eller propenyl-2. Varför polymerisera propen? Produkten av denna interaktion används för att syntetisera syntetiskt gummi, som i sin tur är efterfrågat i den moderna kemiska industrin.
Fysiska egenskaper
Propenpolymerisationsekvationen bekräftar inte bara de kemiska utan också de fysikaliska egenskaperna hos detta ämne. Propylen är ett gasformigt ämne med låga kok- och smältpunkter. Denna representant för alkenklassen har en liten löslighet i vatten.
Kemiska egenskaper
Reaktionsekvationerna för polymerisation av propen och isobuten visar att processerna fortskrider genom en dubbelbindning. Alkener fungerar som monomerer, och slutprodukterna av en sådan interaktion kommer att vara polypropen och polyisobutylen. Det är kol-kolbindningen som kommer att förstöras under en sådan interaktion, och så småningom kommer motsvarande strukturer att bildas.
Vid dubbelbindningen bildas nya enkla bindningar. Hur går polymerisationen av propen till? Mekanismen för denna process liknar den process som förekommer i alla andra representanter för denna klass av omättade kolväten.
Propylenpolymerisationsreaktion involverar flera alternativläckor. I det första fallet utförs processen i gasfasen. Enligt det andra alternativet sker reaktionen i flytande fas.
Dessutom fortskrider polymerisationen av propen enligt några föråldrade processer som involverar användningen av ett mättat flytande kolväte som reaktionsmedium.
Modern teknik
Polymerisering av propen i bulk med Spheripol-teknik är en kombination av en slurryreaktor för framställning av homopolymerer. Processen involverar användning av en gasfasreaktor med en pseudo-vätskebädd för att skapa blocksampolymerer. I detta fall involverar propenpolymerisationsreaktionen tillsats av ytterligare kompatibla katalysatorer till anordningen, såväl som förpolymerisation.
Processfunktioner
Tekniken innebär att komponenterna blandas i en speciell anordning utformad för preliminär transformation. Vidare tillsätts denna blandning till slingpolymerisationsreaktorerna, där både väte och förbrukad propen kommer in.
Reaktorer arbetar vid temperaturer från 65 till 80 grader Celsius. Trycket i systemet överstiger inte 40 bar. Reaktorerna, som är arrangerade i serie, används i anläggningar som är konstruerade för högvolymproduktion av polymerprodukter.
Polymerlösningen avlägsnas från den andra reaktorn. Polymerisationen av propen innebär att lösningen överförs till en trycksatt avgasare. Här utförs avlägsnandet av pulverhomopolymeren från den flytande monomeren.
Tillverkning av blocksampolymerer
Propylenpolymerisationsekvation CH2 =CH - CH3 har i denna situation en standardflödesmekanism, det finns skillnader endast i processbetingelserna. Tillsammans med propen och eten går pulvret från avgasaren till en gasfasreaktor som arbetar vid en temperatur på cirka 70 grader Celsius och ett tryck på högst 15 bar.
Segmentsampolymererna, efter att ha avlägsnats från reaktorn, går in i ett speciellt system för att avlägsna polymerpulvret från monomeren.
Polymerisering av propen och slagtåliga butadiener tillåter användning av en andra gasfasreaktor. Det låter dig öka nivån av propen i polymeren. Dessutom är det möjligt att lägga till tillsatser till den färdiga produkten, användningen av granulering, vilket förbättrar kvaliteten på den resulterande produkten.
Specificitet för polymerisation av alkener
Det finns vissa skillnader mellan tillverkning av polyeten och polypropen. Propenpolymerisationsekvationen gör det klart att en annan temperaturregim är avsedd. Dessutom finns vissa skillnader i slutskedet av den tekniska kedjan, såväl som i användningsområdena för slutprodukter.
Peroxid används för hartser som har utmärkta reologiska egenskaper. De har en ökad nivå av smältflöde, liknande fysikaliska egenskaper som de material som har en låg flödeshastighet.
Harts,med utmärkta reologiska egenskaper, används i formsprutningsprocessen, såväl som vid tillverkning av fibrer.
För att öka transparensen och styrkan hos polymermaterial försöker tillverkarna lägga till speciella kristalliserande tillsatser till reaktionsblandningen. En del av de transparenta polypropenmaterialen ersätts gradvis med andra material inom formblåsning och gjutning.
Features of polymerisation
Polymerisering av propen i närvaro av aktivt kol går snabbare. För närvarande används ett katalytiskt komplex av kol med en övergångsmetall, baserat på kolets adsorptionskapacitet. Resultatet av polymerisation är en produkt med utmärkt prestanda.
Huvudparametrarna för polymerisationsprocessen är reaktionshastigheten, såväl som polymerens molekylvikt och stereoisomera sammansättning. Katalysatorns fysikaliska och kemiska natur, polymerisationsmediet, renhetsgraden hos komponenterna i reaktionssystemet är också viktiga.
En linjär polymer erhålls både i en homogen och i en heterogen fas, när det gäller eten. Anledningen är frånvaron av rumsliga isomerer i detta ämne. För att få isotaktisk polypropen försöker man använda fasta titanklorider, samt organoaluminiumföreningar.
När man använder ett komplex adsorberat på kristallin titanklorid (3), är det möjligt att erhålla en produkt med önskade egenskaper. Regelbundenhet av stödgittret är inte en tillräcklig faktor förförvärvet av hög stereospecificitet av katalysatorn. Om till exempel titanjodid (3) väljs, erhålls mer ataktisk polymer.
De övervägda katalytiska komponenterna har en Lewis-karaktär, därför är de associerade med valet av medium. Det mest fördelaktiga mediet är användningen av inerta kolväten. Eftersom titan(5)klorid är en aktiv adsorbent, väljs i allmänhet alifatiska kolväten. Hur går polymerisationen av propen till? Produktformeln är (-CH2-CH2-CH2-)s. Själva reaktionsalgoritmen liknar reaktionsförloppet i andra representanter för denna homologa serie.
Kemisk interaktion
Låt oss analysera de viktigaste interaktions alternativen för propen. Med tanke på att det finns en dubbelbindning i dess struktur, fortsätter huvudreaktionerna just med dess förstörelse.
Halogeneringen fortsätter vid normal temperatur. På platsen för brottet av den komplexa bindningen sker den obehindrade tillsatsen av halogenen. Som ett resultat av denna interaktion bildas en dihalogenerad förening. Det svåraste är jodisering. Bromering och klorering fortgår utan ytterligare villkor och energikostnader. Propylenfluorering är explosivt.
Hydreringsreaktionen innebär användning av en extra accelerator. Platina och nickel fungerar som en katalysator. Som ett resultat av den kemiska interaktionen mellan propen och väte bildas propan - en representant för klassen av mättade kolväten.
Hydration (vattentillsats)utförs enligt V. V. Markovnikovs regel. Dess essens är att fästa en väteatom till dubbelbindningen av propen, som har sin maximala mängd. I det här fallet kommer halogenen att fästa vid det C, som har det minsta antalet väte.
Propylen kännetecknas av förbränning i atmosfäriskt syre. Som ett resultat av denna interaktion kommer två huvudprodukter att erhållas: koldioxid, vattenånga.
När denna kemikalie utsätts för starka oxidationsmedel, såsom kaliumpermanganat, observeras dess missfärgning. Bland produkterna från den kemiska reaktionen kommer en tvåvärd alkohol (glykol).
Propylenproduktion
Alla metoder kan delas in i två huvudgrupper: laboratorie-, industriella. Under laboratorieförhållanden kan propen erhållas genom att klyva av vätehalogenid från den ursprungliga haloalkylen genom att utsätta dem för en alkohollösning av natriumhydroxid.
Propylen bildas genom katalytisk hydrering av propyn. Under laboratorieförhållanden kan detta ämne erhållas genom dehydrering av propanol-1. I denna kemiska reaktion används fosfor- eller svavelsyra, aluminiumoxid som katalysatorer.
Hur produceras propen i stora volymer? På grund av det faktum att denna kemikalie är sällsynt i naturen har industriella alternativ för dess produktion utvecklats. Det vanligaste är isolering av alken från petroleumprodukter.
Råolja knäcks till exempel i en speciell fluidiserad bädd. Propylen erhålls genom pyrolys av bensinfraktionen. PÅför närvarande är alken också isolerad från tillhörande gas, gasformiga produkter från kolkoksning.
Det finns olika alternativ för propylenpyrolys:
- i tubugnar;
- i en reaktor som använder en kvartskylvätska;
- Lavrovsky-processen;
- autotermisk pyrolys enligt Barthlome-metoden.
Bland de beprövade industriella teknologierna bör katalytisk dehydrering av mättade kolväten också noteras.
Application
Propylen har en mängd olika användningsområden och tillverkas därför i stor skala inom industrin. Detta omättade kolväte har sitt utseende tack vare Nattas arbete. I mitten av 1900-talet utvecklade han polymerisationsteknologi med hjälp av Zieglers katalytiska system.
Natta kunde få en stereoreguljär produkt, som han kallade isotaktisk, eftersom metylgrupperna i strukturen var belägna på ena sidan av kedjan. På grund av denna typ av "förpackning" av polymermolekyler har den resulterande polymersubstansen utmärkta mekaniska egenskaper. Polypropen används för att tillverka syntetfibrer och är efterfrågad som en plastmassa.
Ungefär tio procent av petroleumpropenen förbrukas för att producera dess oxid. Fram till mitten av förra seklet erhölls detta organiska ämne med klorhydrinmetoden. Reaktionen fortskred genom bildning av mellanprodukten propylenklorhydrin. Denna teknik har vissa nackdelar, som är förknippade med användningen av dyrt klor och släckt kalk.
I vår tid har denna teknik ersatts av chalcone-processen. Den är baserad på den kemiska interaktionen mellan propen och hydroperoxider. Propylenoxid används i syntesen av propylenglykol, som används vid tillverkning av polyuretanskum. De anses vara utmärkta dämpningsmaterial och används för att tillverka förpackningar, mattor, möbler, värmeisoleringsmaterial, absorberande vätskor och filtermaterial.
Dessutom, bland de huvudsakliga användningsområdena för propen, är det nödvändigt att nämna syntesen av aceton och isopropylalkohol. Isopropylalkohol, som är ett utmärkt lösningsmedel, anses vara en värdefull kemisk produkt. I början av 1900-talet erhölls denna organiska produkt med svavelsyrametoden.
Dessutom har tekniken för propen direkt hydratisering med införande av sura katalysatorer i reaktionsblandningen utvecklats. Ungefär hälften av all propanol som produceras går åt till syntes av aceton. Denna reaktion involverar eliminering av väte, utförs vid 380 grader Celsius. Katalysatorerna i denna process är zink och koppar.
Bland de viktiga användningsområdena för propen har hydroformylering en speciell plats. Propen används för att producera aldehyder. Oxysyntes har använts i vårt land sedan mitten av förra seklet. För närvarande intar denna reaktion en viktig plats inom petrokemin. Den kemiska interaktionen mellan propen och syntesgas (en blandning av kolmonoxid och väte) vid en temperatur av 180 grader, en koboltoxidkatalysator och ett tryck på 250 atmosfärer, bildandet av två aldehyder observeras. Den ena har en normal struktur, den andra har en kröktkolkedja.
Omedelbart efter upptäckten av denna tekniska process var det denna reaktion som blev föremål för forskning för många forskare. De letade efter sätt att mjuka upp förhållandena för dess flöde, försökte minska andelen grenad aldehyd i den resulterande blandningen.
För detta uppfanns ekonomiska processer som involverar användning av andra katalysatorer. Det var möjligt att minska temperaturen, trycket, öka utbytet av linjär aldehyd.
Estrar av akrylsyra, som också är förknippade med polymerisationen av propen, används som sampolymerer. Cirka 15 procent av den petrokemiska propenen används som utgångsmaterial för att skapa akrionitril. Denna organiska komponent är nödvändig för tillverkningen av en värdefull kemisk fiber - nitron, skapandet av plast, produktionen av gummi.
Slutsats
Polypropen anses för närvarande vara den största petrokemiska industrin. Efterfrågan på denna högkvalitativa och billiga polymer växer, så den ersätter gradvis polyeten. Det är oumbärligt vid skapandet av styva förpackningar, plåtar, filmer, bildelar, syntetiskt papper, rep, mattor, såväl som för skapandet av en mängd olika hushållsutrustning. I början av det tjugoförsta århundradet kom produktionen av polypropen på andra plats i polymerindustrin. Med hänsyn till kraven från olika industrier kan vi dra slutsatsen att trenden med storskalig produktion av propen och eten kommer att fortsätta inom en snar framtid.
