Apa polimerisasi propilena? Bagaimana ciri-ciri reaksi kimia tersebut? Mari kita coba mencari jawaban rinci untuk pertanyaan-pertanyaan ini.
Karakteristik koneksi
Skema reaksi polimerisasi etilen dan propilena menunjukkan sifat kimia khas yang dimiliki semua anggota kelas olefin. Kelas ini mendapat nama yang tidak biasa dari nama lama minyak yang digunakan dalam produksi kimia. Pada abad ke-18, etilen klorida diperoleh, yang merupakan zat cair berminyak.
Di antara fitur semua perwakilan kelas hidrokarbon alifatik tak jenuh, kami mencatat keberadaan satu ikatan rangkap di dalamnya.
Polimerisasi radikal propilena dijelaskan secara tepat dengan adanya ikatan rangkap dalam struktur zat.
Rumus umum
Untuk semua perwakilan deret alkena yang homolog, rumus umumnya berbentuk pН2p. Jumlah hidrogen yang tidak mencukupi dalam struktur menjelaskan kekhasan sifat kimia hidrokarbon ini.
Persamaan reaksi polimerisasi propilenaadalah konfirmasi langsung dari kemungkinan putusnya sambungan tersebut saat menggunakan suhu tinggi dan katalis.
Radikal tak jenuh disebut alil atau propenil-2. Mengapa mempolimerisasi propilena? Produk dari interaksi ini digunakan untuk mensintesis karet sintetis, yang pada gilirannya dibutuhkan dalam industri kimia modern.
Sifat fisik
Persamaan polimerisasi propilena menegaskan tidak hanya bahan kimia, tetapi juga sifat fisik zat ini. Propilen adalah zat gas dengan titik didih dan titik leleh yang rendah. Perwakilan dari kelas alkena ini memiliki sedikit kelarutan dalam air.
Sifat kimia
Persamaan reaksi untuk polimerisasi propilena dan isobutilena menunjukkan bahwa proses berlangsung melalui ikatan rangkap. Alkena bertindak sebagai monomer, dan produk akhir dari interaksi semacam itu adalah polipropilena dan poliisobutilena. Ikatan karbon-karbonlah yang akan dihancurkan selama interaksi seperti itu, dan akhirnya struktur yang sesuai akan terbentuk.
Pada ikatan rangkap, ikatan sederhana baru terbentuk. Bagaimana proses polimerisasi propilena? Mekanisme proses ini mirip dengan proses yang terjadi pada semua perwakilan lain dari kelas hidrokarbon tak jenuh ini.
Reaksi polimerisasi propilena melibatkan beberapa opsikebocoran. Dalam kasus pertama, proses dilakukan dalam fase gas. Menurut pilihan kedua, reaksi berlangsung dalam fase cair.
Selain itu, polimerisasi propilena juga berlangsung menurut beberapa proses lama yang melibatkan penggunaan hidrokarbon cair jenuh sebagai media reaksi.
Teknologi modern
Polimerisasi propilena dalam jumlah besar menggunakan teknologi Spheripol adalah kombinasi dari reaktor bubur untuk produksi homopolimer. Prosesnya melibatkan penggunaan reaktor fase gas dengan unggun pseudo-cair untuk membuat kopolimer blok. Dalam hal ini, reaksi polimerisasi propilena melibatkan penambahan katalis kompatibel tambahan ke perangkat, serta pra-polimerisasi.
Fitur Proses
Teknologi ini melibatkan pencampuran komponen dalam perangkat khusus yang dirancang untuk transformasi awal. Selanjutnya, campuran ini ditambahkan ke reaktor polimerisasi loop, di mana hidrogen dan propilena bekas masuk.
Reaktor beroperasi pada suhu berkisar antara 65 hingga 80 derajat Celcius. Tekanan dalam sistem tidak melebihi 40 bar. Reaktor, yang disusun secara seri, digunakan di pabrik yang dirancang untuk produksi produk polimer dalam jumlah besar.
Larutan polimer dikeluarkan dari reaktor kedua. Polimerisasi propilena melibatkan pemindahan larutan ke degasser bertekanan. Di sini, penghapusan homopolimer bubuk dari monomer cair dilakukan.
Produksi kopolimer blok
Persamaan Polimerisasi Propilen CH2 =CH - CH3 pada keadaan ini memiliki mekanisme aliran standar, yang membedakan hanya pada kondisi proses. Bersama dengan propilena dan etena, bubuk dari degasser masuk ke reaktor fase gas yang beroperasi pada suhu sekitar 70 derajat Celcius dan tekanan tidak lebih dari 15 bar.
Kopolimer blok, setelah dikeluarkan dari reaktor, masuk ke sistem khusus untuk menghilangkan bubuk polimer dari monomer.
Polimerisasi propilena dan butadiena tahan benturan memungkinkan penggunaan reaktor fase gas kedua. Ini memungkinkan Anda untuk meningkatkan tingkat propilena dalam polimer. Selain itu, dimungkinkan untuk menambahkan aditif ke produk jadi, penggunaan granulasi, yang meningkatkan kualitas produk yang dihasilkan.
Kekhususan polimerisasi alkena
Ada beberapa perbedaan antara pembuatan polyethylene dan polypropylene. Persamaan polimerisasi propilena memperjelas bahwa rezim suhu yang berbeda dimaksudkan. Selain itu, beberapa perbedaan ada pada tahap akhir rantai teknologi, serta di bidang penggunaan produk akhir.
Peroksida digunakan untuk resin yang memiliki sifat reologi yang sangat baik. Mereka memiliki tingkat aliran lelehan yang meningkat, sifat fisik yang mirip dengan bahan-bahan yang memiliki laju aliran rendah.
Resin,memiliki sifat reologi yang sangat baik, digunakan dalam proses pencetakan injeksi, serta dalam hal pembuatan serat.
Untuk meningkatkan transparansi dan kekuatan bahan polimer, pabrikan mencoba menambahkan aditif pengkristalan khusus ke dalam campuran reaksi. Sebagian dari bahan transparan polypropylene secara bertahap digantikan oleh bahan lain di bidang blow moulding dan casting.
Fitur polimerisasi
Polimerisasi propilena dengan adanya karbon aktif berlangsung lebih cepat. Saat ini, kompleks katalitik karbon dengan logam transisi digunakan, berdasarkan kapasitas adsorpsi karbon. Hasil polimerisasi adalah produk dengan kinerja yang sangat baik.
Parameter utama dari proses polimerisasi adalah laju reaksi, serta berat molekul dan komposisi stereoisomer polimer. Sifat fisik dan kimia katalis, media polimerisasi, tingkat kemurnian komponen sistem reaksi juga penting.
Polimer linier diperoleh baik dalam fase homogen maupun dalam fase heterogen, dalam hal etilen. Alasannya adalah tidak adanya isomer spasial dalam zat ini. Untuk mendapatkan polipropilena isotaktik, mereka mencoba menggunakan titanium klorida padat, serta senyawa organoaluminium.
Saat menggunakan kompleks teradsorpsi pada kristal titanium klorida (3), dimungkinkan untuk mendapatkan produk dengan karakteristik yang diinginkan. Keteraturan kisi pendukung bukanlah faktor yang cukup untukperolehan stereospesifisitas tinggi oleh katalis. Misalnya, jika titanium iodida (3) dipilih, akan diperoleh lebih banyak polimer ataktik.
Komponen katalitik yang dipertimbangkan memiliki karakter Lewis, oleh karena itu, mereka terkait dengan pemilihan medium. Media yang paling menguntungkan adalah penggunaan hidrokarbon inert. Karena titanium (5) klorida adalah adsorben aktif, hidrokarbon alifatik umumnya dipilih. Bagaimana proses polimerisasi propilena? Rumus produknya adalah (-CH2-CH2-CH2-)p. Algoritme reaksi itu sendiri mirip dengan jalannya reaksi di perwakilan lain dari deret homolog ini.
Interaksi kimia
Mari kita menganalisis opsi interaksi utama untuk propilena. Mengingat ada ikatan rangkap dalam strukturnya, reaksi utama berlangsung tepat dengan penghancurannya.
Halogenasi berlangsung pada suhu normal. Di tempat putusnya ikatan kompleks, terjadi penambahan halogen tanpa hambatan. Sebagai hasil dari interaksi ini, senyawa dihalogenasi terbentuk. Bagian tersulit adalah iodisasi. Brominasi dan klorinasi berlangsung tanpa kondisi tambahan dan biaya energi. Fluorinasi propilen bersifat eksplosif.
Reaksi hidrogenasi melibatkan penggunaan akselerator tambahan. Platinum dan nikel bertindak sebagai katalis. Sebagai hasil dari interaksi kimia propilena dengan hidrogen, propana terbentuk - perwakilan dari kelas hidrokarbon jenuh.
Hidrasi (penambahan air)dilakukan sesuai dengan aturan V. V. Markovnikov. Esensinya adalah untuk menempelkan atom hidrogen pada ikatan rangkap propilena, yang memiliki jumlah maksimum. Dalam hal ini, halogen akan menempel pada C itu, yang memiliki jumlah hidrogen minimum.
Propilen dicirikan oleh pembakaran dalam oksigen atmosfer. Sebagai hasil dari interaksi ini, dua produk utama akan diperoleh: karbon dioksida, uap air.
Bila bahan kimia ini terkena zat pengoksidasi kuat, seperti kalium permanganat, perubahan warna diamati. Di antara produk reaksi kimia adalah alkohol dihidrat (glikol).
Produksi propilena
Semua metode dapat dibagi menjadi dua kelompok utama: laboratorium, industri. Dalam kondisi laboratorium, propilena dapat diperoleh dengan memisahkan hidrogen halida dari haloalkil asli dengan memaparkannya pada larutan alkohol natrium hidroksida.
Propilen dibentuk oleh hidrogenasi katalitik propina. Dalam kondisi laboratorium, zat ini dapat diperoleh dengan dehidrasi propanol-1. Dalam reaksi kimia ini, asam fosfat atau asam sulfat, aluminium oksida digunakan sebagai katalis.
Bagaimana propilena diproduksi dalam volume besar? Karena fakta bahwa bahan kimia ini langka di alam, opsi industri untuk produksinya telah dikembangkan. Yang paling umum adalah isolasi alkena dari produk minyak bumi.
Misalnya, minyak mentah diretas dalam unggun terfluidisasi khusus. Propilen diperoleh dengan pirolisis fraksi bensin. PADAsaat ini, alkena juga diisolasi dari gas ikutan, produk gas dari kokas batubara.
Ada berbagai pilihan untuk pirolisis propilen:
- di tungku tabung;
- dalam reaktor menggunakan pendingin kuarsa;
- proses Lavrovsky;
- pirolisis autotermal menurut metode Barthlome.
Di antara teknologi industri yang telah terbukti, dehidrogenasi katalitik dari hidrokarbon jenuh juga harus diperhatikan.
Aplikasi
Propylene memiliki berbagai aplikasi, dan oleh karena itu diproduksi dalam skala besar di industri. Hidrokarbon tak jenuh ini muncul karena karya Natta. Pada pertengahan abad kedua puluh, ia mengembangkan teknologi polimerisasi menggunakan sistem katalitik Ziegler.
Natta dapat memperoleh produk stereoreguler, yang disebutnya isotaktik, karena dalam strukturnya, gugus metil terletak di satu sisi rantai. Karena jenis "pengemasan" molekul polimer ini, zat polimer yang dihasilkan memiliki karakteristik mekanis yang sangat baik. Polypropylene digunakan untuk membuat serat sintetis, dan diminati sebagai massa plastik.
Sekitar sepuluh persen propilena minyak bumi dikonsumsi untuk menghasilkan oksidanya. Hingga pertengahan abad terakhir, zat organik ini diperoleh dengan metode klorohidrin. Reaksi berlangsung melalui pembentukan produk antara propilen klorohidrin. Teknologi ini memiliki kelemahan tertentu, yang terkait dengan penggunaan klorin dan kapur mati yang mahal.
Di zaman kita, teknologi ini telah digantikan oleh proses chalcone. Ini didasarkan pada interaksi kimia propena dengan hidroperoksida. Propilen oksida digunakan dalam sintesis propilen glikol, yang digunakan dalam pembuatan busa poliuretan. Dianggap sebagai bahan bantalan yang sangat baik, mereka digunakan untuk membuat kemasan, permadani, furnitur, bahan isolasi termal, cairan penyerap dan bahan filter.
Selain itu, di antara aplikasi utama propilena, perlu disebutkan sintesis aseton dan isopropil alkohol. Isopropil alkohol, sebagai pelarut yang sangat baik, dianggap sebagai produk kimia yang berharga. Pada awal abad kedua puluh, produk organik ini diperoleh dengan metode asam sulfat.
Selain itu, teknologi hidrasi langsung propena dengan memasukkan katalis asam ke dalam campuran reaksi telah dikembangkan. Sekitar setengah dari semua propanol yang diproduksi dihabiskan untuk sintesis aseton. Reaksi ini melibatkan penghapusan hidrogen, dilakukan pada 380 derajat Celcius. Katalis dalam proses ini adalah seng dan tembaga.
Di antara kegunaan penting propilena, hidroformilasi menempati tempat khusus. Propena digunakan untuk menghasilkan aldehida. Oksisintesis telah digunakan di negara kita sejak pertengahan abad terakhir. Saat ini, reaksi ini menempati tempat penting dalam petrokimia. Interaksi kimia propilena dengan gas sintesis (campuran karbon monoksida dan hidrogen) pada suhu 180 derajat, katalis kob alt oksida dan tekanan 250 atmosfer, pembentukan dua aldehida diamati. Yang satu memiliki struktur normal, yang kedua memiliki lengkunganrantai karbon.
Segera setelah penemuan proses teknologi ini, reaksi inilah yang menjadi objek penelitian bagi banyak ilmuwan. Mereka mencari cara untuk melunakkan kondisi alirannya, mencoba mengurangi persentase aldehida bercabang dalam campuran yang dihasilkan.
Untuk ini, proses ekonomis diciptakan yang melibatkan penggunaan katalis lain. Itu mungkin untuk mengurangi suhu, tekanan, meningkatkan hasil aldehida linier.
Ester asam akrilik, yang juga terkait dengan polimerisasi propilena, digunakan sebagai kopolimer. Sekitar 15 persen dari propena petrokimia digunakan sebagai bahan awal untuk membuat akrionitril. Komponen organik ini diperlukan untuk pembuatan serat kimia yang berharga - nitron, pembuatan plastik, produksi karet.
Kesimpulan
Polypropylene saat ini dianggap sebagai industri petrokimia terbesar. Permintaan akan polimer berkualitas tinggi dan murah ini semakin meningkat, sehingga secara bertahap menggantikan polietilen. Ini sangat diperlukan dalam pembuatan kemasan kaku, pelat, film, suku cadang otomotif, kertas sintetis, tali, bagian karpet, serta untuk pembuatan berbagai peralatan rumah tangga. Pada awal abad kedua puluh satu, produksi polipropilen menduduki peringkat kedua dalam industri polimer. Dengan mempertimbangkan permintaan dari berbagai industri, kami dapat menyimpulkan bahwa tren produksi propylene dan ethylene skala besar akan terus berlanjut dalam waktu dekat.
