Переработанный полипропилен дешевле «первичного» полипропилена, но его важнейшие свойства практически идентичны. Это делает производство рентабельным, и в результате сегодня ни одно изделие в промышленности не производится полностью из неиспользованного или переработанного сырья.
В промышленности изотактический полипропилен получают путем стереоспецифической полимеризации пропилена с использованием комбинированного катализатора Чиглера-Натта. Тепловой эффект полимеризации пропилена составляет около 58,7 кДж/моль или 1385 кДж/кг (в 2,4 раза ниже, чем при полимеризации этилена). Это позволяет передавать теплоту полимеризации через мантию системы водяного охлаждения, не прибегая к специальным методам отвода тепла (кипение растворителя, циркуляция газа и т.д.). Полимеризацию проводят в средних растворителях, обычно жидких углеводородах (бензин, н-гептан, уайт-спирит).
Технический процесс производства полипропилена (рис. 1) состоит из следующих этапов.
- Приготовление катализаторного комплекса
- Полимеризация пропилена
- удаление непрореагировавших мономеров, а также
- разложение каталитического комплекса, при этом
- промывка полимеров,.
- Сжатие растворителя
- Сушка полимеров, сушка полимеров
- Отделка из полипропилена,.
- Регенерация растворителя.
Каталитические комплексы готовят путем смешивания 5%-ного раствора диэтилхлорида алюминия в бензоле с трихлоридом титана в смесителе 1. Суспензия катализатора подается в промежуточную емкость 2, из которой распределяется в полимеризатор 3. Полимеризатор представляет собой установку объемом 25 м3 , оснащенную якорной мешалкой, рубашкой нагрева и охлаждения, холодильником, комплексом катализаторов, бензином и водородом.
Время реакции при температуре 70°C и давлении 1,0 МПа составляет приблизительно 6 часов. Коэффициент конверсии составляет 98%.
Пропорции материалов (w/w) следующие.
Полимер в виде суспензии из полимеризатора поступает в коллектор 5, где под действием перепада давления непрореагировавший пропилен, растворенный в бензине, расширяется и суспензия превращается в полимер в соотношении: бензин = 1:10 (w/w%) и разбавляли бензином.
Разбавленную суспензию обрабатывают раствором изопропилового спирта в бензоле (до 25 массовых %) в центрифуге6.
Остатки катализатора разлагают в аппарате 8 при энергичном перемешивании суспензии с раствором изопропилового спирта в бензоле (фугат), нагретым до 60°C. Суспензию полимера через коллектор 9 переносят в центрифугу 10 для промывки и уплотнения, затем в контейнер 11, из которого ее сушат, гранулируют и затем упакованы.
Непрореагировавший пропилен, растворитель, моющее средство и азот регенерируются и возвращаются в цикл.
Если полипропилен производится путем полимеризации пропан-пропиленовых фракций (30 % пропилена и 70 % пропана), в качестве растворителя используется пропан. Полимеризация осуществляется в мономерных блоках путем добавления избыточного количества пропилена и бензина.
Свойства и применение полипропилена
Изотактический полипропилен — это твердый термопластичный полимер с температурой плавления 165-170°C и плотностью 900-910 кг/м3.
Основными физико-механическими свойствами полипропилена являются
- Молекулярная масса: 80,000-200,000
- Растягивающее напряжение при разрыве, МПа: 245-392
- Деформация растяжения при разрушении, %: 200-800
- Прочность на разрыв, кДж / м2: 78,5
- Твердость по Бринеллю, Мпа: 59-64
- Термостойкость по методу NIIPP, °C: 160
- Максимальная рабочая температура (без нагрузки), °C: 150
- Температура хрупкости, °C: от -5 до -15
- Водопоглощение за 24 часа, %: 0,01-0,03
- Удельное электрическое сопротивление, Ом-м: 10 14 -10 15
- Тенденция изменения угла диэлектрических потерь: 0,0002-0,0005
- Диэлектрическая проницаемость при 50 Гц: 2,1-2,3
Полипропилен обладает более высокой теплостойкостью, чем полиэтилен низкой и высокой плотности. Он имеет хорошие диэлектрические показатели, которые сохраняются в широком диапазоне температур. Благодаря очень низкому водопоглощению, его диэлектрические свойства остаются неизменными при хранении в жидкой среде.
Полипропилен нерастворим в органических растворителях при комнатной температуре; при нагревании выше 80°C он растворим в ароматических (бензол, толуол) и хлорированных углеводородах. Полипропилен устойчив к кислотам и щелочам при повышенных температурах, а также к рассолу, минеральным и растительным маслам при температуре выше 100°C. Старение твердого полипропилена аналогично старению полиэтилена.
Полипропилен менее подвержен растрескиванию под воздействием агрессивных сред, чем полиэтилен.
Одним из основных недостатков полипропилена является его низкая морозостойкость (-30°C). В этом отношении он уступает полиэтилену. Полипропилен можно перерабатывать всеми способами, применяемыми для термопластов.
Модификация полипропилена полиизобутиленом (5-10%) улучшает обрабатываемость, повышает гибкость, улучшает устойчивость к растрескиванию под напряжением и снижает хрупкость при низких температурах.
Полипропиленовые пленки прозрачны, термически стабильны, механически прочны и менее проницаемы для газов и водяного пара. Полипропиленовые волокна долговечны и подходят для изготовления технических тканей для производства канатов.
Полипропилен используется в производстве пенопласта и других вспененных материалов.
Список литературы: Зубакова Л.Б., Твелика А.С., Даванков А.Б. Синтетические ионообменные материалы. Москва, Химия, 1978. с. 183. Салдадзе К.М., Валова-Копылова В.Д. Ионообменники, образующие комплексы. М., Химия, 1980.256 с. Казанцев Е.Я., Пахолков В.С., Кокошко 3. / О., Чупакин О.Я. Ионообменные материалы, их состав и свойства. Свердловск. Издательство Уральского технического университета, 1969. 149 стр. Самсонов Г.В., Тростянская Е.Б., Элькин Г.Е. Ионообменная абсорбция органических веществ. L., Nauka, 1969. p. 335. Тулупов П. Е. Стабильность ионообменных материалов. М., Химия, 1984.240 с. Полянский и. Г. Катализ с помощью ионообменников. Москва, Химия, 1973. 213 с. Кэссиди Г., Кун К.А. Окислительно-восстановительные полимеры. Москва, Химия, 1967. с. 214. Херниг Р. Ионообменники, образующие хелаты. Москва, Мир, 1971. с. 279. ТремийонБ. Разделение на ионообменных смолах. Москва, Мир, 1967. с. 431. Ласкорин Б.Я., Смирнова Я.М., Гантман М.Я. Ионообменные мембраны и их применение. Москва, Госатомиздат, 1961. с. 162. Егоров Е.В., Новиков П.Д. Действие ионизирующего излучения на ионообменные материалы. Москва, Атомиздат, 1965. с. 398. Егоров Е.В., Макарова С.Б. Ионный обмен в радиохимии. М., Атомиздат, Автор: В. В. Коршак, Академический источник: В. В. Коршак, Технология пластмасс, 1985 Источник.
В качестве стабилизаторов используются амины (дифениламин), а сажа вводится в полимер в количестве 1-2%.
Технические характеристики
Полипропилен является вторым по потреблению материалом в мире после полиэтилена. Однако полиэтилен и полипропилен являются не конкурирующими полимерами, а взаимодополняющими.
Полипропилен представляет собой белое твердое вещество. Это продукт, синтезированный путем полимеризации пропилена. Он относится к классу полиолефинов.
Физические свойства полипропилена
- Полипропилен характеризуется низкой плотностью. Эта характеристика отличает его от родственных полимеров, характеризующихся высокой плотностью.
- Это высокопрочное соединение. Многочисленные эксперименты показали, что полипропилен может выдерживать высокие нагрузки.
- Устойчивость к экстремальным температурам. Материал выдерживает как высокие, так и низкие температуры до -100 C, а также резкие перепады температур.
- Температура плавления материала составляет 160-1700 C.
- Высокие диэлектрические свойства позволяют широко применять его в качестве токоизолирующего материала.
- С материалом легко работать. Полипропилен легко сверлится, пилится и сваривается, не корродирует под воздействием температур, не подвержен биологическому загрязнению и не гниет.
Полипропилен является относительно химически стойким материалом. Он не реагирует с большинством кислот, благодаря чему широко используется в химической промышленности, в частности, для вентиляционных каналов, на химических и промышленных предприятиях.
Сильные окислители, такие как азотная кислота, олеиновая кислота и галогены, оказывают сильное воздействие на полипропилен. Концентрированная серная кислота и перекись водорода, которые реагируют только при длительном контакте и при температуре 600 C, разрушают материал.
Многочисленные исследования показали, что полипропилен обладает высокой экологической и человеческой безопасностью. Он не выделяет вредных веществ в окружающую среду. Его можно смело использовать для изготовления емкостей для питьевой воды и продуктов питания, не опасаясь отравления.
Переработка полипропилена
Сегодня существует пять основных способов переработки полипропилена: экструзия, выдувное формование, литье под давлением, вспенивание и литье.
В настоящее время наиболее популярны такие методы обработки, как литье под давлением и экструзия. Они производят экструдированный и формованный полипропилен.
Экструдированный полипропилен производится следующим образом: порошок или гранулы полипропилена загружаются в камеру с паровым нагревом, из которой компаунд выдавливается через формовочные отверстия. По мере выхода из реактора полипропилен застывает.
Литой полипропилен производится путем нагревания порошкообразного/коагулированного полипропилена без доступа воздуха, чтобы превратить его в густую, жидкую субстанцию, а затем перенести его в форму, где он затвердевает.
