Qual é a polimerização do propileno? Quais são as características dessa reação química? Vamos tentar encontrar respostas detalhadas para essas perguntas.
Características das conexões
Esquemas de reação de polimerização de etileno e propileno demonstram as propriedades químicas típicas que todos os membros da classe das olefinas possuem. Essa classe recebeu um nome tão incomum do antigo nome do óleo usado na produção química. No século 18, foi obtido o cloreto de etileno, que era uma substância líquida oleosa.
Entre as características de todos os representantes da classe dos hidrocarbonetos alifáticos insaturados, notamos a presença de uma ligação dupla neles.
A polimerização radicalar do propileno é explicada justamente pela presença de uma dupla ligação na estrutura da substância.
Fórmula geral
Para todos os representantes da série homóloga de alcenos, a fórmula geral tem a forma СpН2p. A quantidade insuficiente de hidrogênios na estrutura explica a peculiaridade das propriedades químicas desses hidrocarbonetos.
Equação de reação de polimerização de propilenoé uma confirmação direta da possibilidade de uma interrupção em tal conexão ao usar temperatura elevada e um catalisador.
O radical insaturado é chamado alil ou propenil-2. Por que polimerizar o propileno? O produto dessa interação é utilizado para sintetizar a borracha sintética, que, por sua vez, é procurada na indústria química moderna.
Propriedades físicas
A equação de polimerização do propileno confirma não só as propriedades químicas, mas também físicas desta substância. O propileno é uma substância gasosa com baixo ponto de ebulição e fusão. Este representante da classe dos alcenos tem uma ligeira solubilidade em água.
Propriedades Químicas
As equações de reação para a polimerização de propileno e isobutileno mostram que os processos ocorrem por meio de uma ligação dupla. Os alcenos atuam como monômeros, e os produtos finais de tal interação serão polipropileno e poliisobutileno. É a ligação carbono-carbono que será destruída durante tal interação e, eventualmente, as estruturas correspondentes serão formadas.
Na ligação dupla, novas ligações simples são formadas. Como ocorre a polimerização do propileno? O mecanismo deste processo é semelhante ao processo que ocorre em todos os outros representantes desta classe de hidrocarbonetos insaturados.
A reação de polimerização de propileno envolve várias opçõesvazamentos. No primeiro caso, o processo é realizado na fase gasosa. De acordo com a segunda opção, a reação ocorre na fase líquida.
Além disso, a polimerização do propileno também ocorre de acordo com alguns processos desatualizados envolvendo o uso de um hidrocarboneto líquido saturado como meio de reação.
Tecnologia moderna
A polimerização de propileno a granel usando a tecnologia Spheripol é uma combinação de um reator de lama para a produção de homopolímeros. O processo envolve o uso de um reator em fase gasosa com leito pseudo-líquido para criar copolímeros em bloco. Neste caso, a reação de polimerização do propileno envolve a adição de catalisadores adicionais compatíveis ao dispositivo, bem como a pré-polimerização.
Recursos do Processo
A tecnologia envolve a mistura dos componentes em um dispositivo especial projetado para transformação preliminar. Além disso, essa mistura é adicionada aos reatores de polimerização em loop, onde entram tanto o hidrogênio quanto o propileno gasto.
Os reatores operam em temperaturas que variam de 65 a 80 graus Celsius. A pressão no sistema não excede 40 bar. Os reatores, que são dispostos em série, são usados em plantas projetadas para produção de alto volume de produtos poliméricos.
A solução de polímero é removida do segundo reator. A polimerização do propileno envolve a transferência da solução para um desgaseificador pressurizado. Aqui, é realizada a remoção do homopolímero em pó do monômero líquido.
Produção de copolímeros em bloco
Equação de polimerização de propileno CH2 =CH - CH3 nesta situação tem um mecanismo de fluxo padrão, existem diferenças apenas nas condições do processo. Juntamente com o propileno e o eteno, o pó do desgaseificador vai para um reator em fase gasosa operando a uma temperatura de cerca de 70 graus Celsius e pressão não superior a 15 bar.
Os copolímeros em bloco, após serem retirados do reator, entram em um sistema especial de remoção do pó de polímero do monômero.
A polimerização de propileno e butadienos resistentes ao impacto permite o uso de um segundo reator em fase gasosa. Permite aumentar o nível de propileno no polímero. Além disso, é possível adicionar aditivos ao produto acabado, pelo uso da granulação, o que melhora a qualidade do produto resultante.
Especificidade da polimerização de alcenos
Existem algumas diferenças entre a fabricação de polietileno e polipropileno. A equação de polimerização do propileno deixa claro que se pretende um regime de temperatura diferente. Além disso, existem algumas diferenças na etapa final da cadeia tecnológica, bem como nas áreas de uso dos produtos finais.
Peróxido é usado para resinas que possuem excelentes propriedades reológicas. Eles têm um nível aumentado de fluxo de fusão, propriedades físicas semelhantes aos materiais que têm uma taxa de fluxo baixa.
Resina,com excelentes propriedades reológicas, são utilizados no processo de moldagem por injeção, bem como na fabricação de fibras.
Para aumentar a transparência e a resistência dos materiais poliméricos, os fabricantes estão tentando adicionar aditivos cristalizadores especiais à mistura de reação. Parte dos materiais transparentes de polipropileno estão sendo gradualmente substituídos por outros materiais na área de moldagem por sopro e fundição.
Características de polimerização
A polimerização do propileno na presença de carvão ativado é mais rápida. Atualmente, é utilizado um complexo catalítico de carbono com um metal de transição, baseado na capacidade de adsorção do carbono. O resultado da polimerização é um produto com excelente desempenho.
Os principais parâmetros do processo de polimerização são a taxa de reação, bem como o peso molecular e a composição estereoisomérica do polímero. A natureza física e química do catalisador, o meio de polimerização, o grau de pureza dos componentes do sistema de reação também são importantes.
Um polímero linear é obtido tanto na fase homogênea quanto na heterogênea, quando se trata de etileno. A razão é a ausência de isômeros espaciais nesta substância. Para obter polipropileno isotático, eles tentam usar cloretos de titânio sólidos, além de compostos organoalumínios.
Ao utilizar um complexo adsorvido em cloreto de titânio cristalino (3), é possível obter um produto com as características desejadas. A regularidade da rede de suporte não é fator suficiente paraa aquisição de alta estereoespecificidade pelo catalisador. Por exemplo, se for escolhido iodeto de titânio (3), obtém-se mais polímero atático.
Os componentes catalíticos considerados possuem caráter de Lewis, portanto, estão associados à seleção do meio. O meio mais vantajoso é o uso de hidrocarbonetos inertes. Uma vez que o cloreto de titânio (5) é um adsorvente ativo, os hidrocarbonetos alifáticos são geralmente escolhidos. Como ocorre a polimerização do propileno? A fórmula do produto é (-CH2-CH2-CH2-)p. O algoritmo de reação em si é semelhante ao curso da reação em outros representantes desta série homóloga.
Interação química
Vamos analisar as principais opções de interação para o propileno. Considerando que há uma ligação dupla em sua estrutura, as principais reações prosseguem precisamente com sua destruição.
A halogenação ocorre à temperatura normal. No local da ruptura da ligação complexa, ocorre a adição desobstruída do halogênio. Como resultado dessa interação, um composto dihalogenado é formado. A parte mais difícil é a iodização. A bromação e a cloração ocorrem sem condições adicionais e custos de energia. A fluoração do propileno é explosiva.
A reação de hidrogenação envolve o uso de um acelerador adicional. A platina e o níquel atuam como catalisadores. Como resultado da interação química do propileno com o hidrogênio, o propano é formado - um representante da classe dos hidrocarbonetos saturados.
Hidratação (adição de água)realizado de acordo com a regra de V. V. Markovnikov. Sua essência é ligar um átomo de hidrogênio à dupla ligação do propileno, que tem sua quantidade máxima. Nesse caso, o halogênio se ligará àquele C, que tem o número mínimo de hidrogênio.
O propileno é caracterizado pela combustão em oxigênio atmosférico. Como resultado dessa interação, dois produtos principais serão obtidos: dióxido de carbono, vapor de água.
Quando este produto químico é exposto a agentes oxidantes fortes, como o permanganato de potássio, observa-se sua descoloração. Entre os produtos da reação química estará um álcool di-hídrico (glicol).
Produção de propileno
Todos os métodos podem ser divididos em dois grupos principais: laboratorial, industrial. Em condições de laboratório, o propileno pode ser obtido separando o haleto de hidrogênio do haloalquil original, expondo-o a uma solução alcoólica de hidróxido de sódio.
O propileno é formado pela hidrogenação catalítica do propino. Em condições de laboratório, esta substância pode ser obtida por desidratação do propanol-1. Nesta reação química, ácido fosfórico ou sulfúrico, óxido de alumínio são usados como catalisadores.
Como o propeno é produzido em grandes volumes? Devido ao fato de este produto químico ser raro na natureza, foram desenvolvidas opções industriais para sua produção. O mais comum é o isolamento de alceno de derivados de petróleo.
Por exemplo, o petróleo bruto é craqueado em um leito fluidizado especial. O propileno é obtido por pirólise da fração gasolina. NOatualmente, o alceno também é isolado do gás associado, produtos gasosos do coque de carvão.
Existem várias opções para pirólise de propileno:
- em fornos tubulares;
- em um reator usando um refrigerante de quartzo;
- processo Lavrovsky;
- pirólise autotérmica segundo o método de Barthlome.
Entre as tecnologias industriais comprovadas, destaca-se também a desidrogenação catalítica de hidrocarbonetos saturados.
Aplicativo
O propileno possui uma variedade de aplicações e, portanto, é produzido em larga escala na indústria. Este hidrocarboneto insaturado deve sua aparência ao trabalho de Natta. Em meados do século XX, ele desenvolveu a tecnologia de polimerização usando o sistema catalítico Ziegler.
Natta conseguiu obter um produto estereorregular, que chamou de isotático, pois na estrutura os grupos metil estavam localizados em um lado da cadeia. Devido a este tipo de "embalagem" de moléculas poliméricas, a substância polimérica resultante possui excelentes características mecânicas. O polipropileno é usado para fazer fibras sintéticas e é procurado como massa plástica.
Aproximadamente dez por cento do propileno de petróleo é consumido para produzir seu óxido. Até meados do século passado, essa substância orgânica era obtida pelo método da cloridrina. A reação prosseguiu através da formação do produto intermediário propilenocloridrina. Esta tecnologia tem certas desvantagens, que estão associadas ao uso de cloro caro e cal apagada.
No nosso tempo, esta tecnologia foi substituída pelo processo de chalcona. Baseia-se na interação química do propeno com hidroperóxidos. O óxido de propileno é utilizado na síntese do propilenoglicol, que é utilizado na fabricação de espumas de poliuretano. Considerados excelentes materiais de amortecimento, são utilizados na confecção de embalagens, tapetes, móveis, materiais de isolamento térmico, líquidos absorventes e materiais filtrantes.
Além disso, entre as principais aplicações do propileno, deve-se citar a síntese de acetona e álcool isopropílico. O álcool isopropílico, por ser um excelente solvente, é considerado um produto químico valioso. No início do século XX, este produto orgânico era obtido pelo método do ácido sulfúrico.
Além disso, foi desenvolvida a tecnologia de hidratação direta do propeno com a introdução de catalisadores ácidos na mistura de reação. Cerca de metade de todo o propanol produzido é gasto na síntese de acetona. Esta reação envolve a eliminação de hidrogênio, é realizada a 380 graus Celsius. Os catalisadores neste processo são zinco e cobre.
Entre os usos importantes do propileno, a hidroformilação ocupa um lugar especial. O propeno é usado para produzir aldeídos. A oxissíntese é utilizada em nosso país desde meados do século passado. Atualmente, esta reação ocupa um lugar importante na petroquímica. A interação química do propileno com o gás de síntese (uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio) a uma temperatura de 180 graus, um catalisador de óxido de cob alto e uma pressão de 250 atmosferas, observa-se a formação de dois aldeídos. Um tem uma estrutura normal, o segundo tem uma curvacadeia de carbono.
Imediatamente após a descoberta desse processo tecnológico, foi essa reação que se tornou objeto de pesquisa de muitos cientistas. Eles estavam procurando maneiras de amenizar as condições de seu fluxo, tentaram reduzir a porcentagem de aldeído ramificado na mistura resultante.
Para isso, foram inventados processos econômicos que envolvem o uso de outros catalisadores. Foi possível reduzir a temperatura, pressão, aumentar o rendimento de aldeído linear.
Ésteres de ácido acrílico, que também estão associados à polimerização do propileno, são usados como copolímeros. Cerca de 15 por cento do propeno petroquímico é usado como material de partida para criar acrionitrila. Este componente orgânico é necessário para a fabricação de uma fibra química valiosa - nitron, a criação de plásticos, a produção de borracha.
Conclusão
O polipropileno é considerado atualmente a maior indústria petroquímica. A demanda por este polímero de alta qualidade e baixo custo está crescendo, por isso está substituindo gradualmente o polietileno. É indispensável na criação de embalagens rígidas, chapas, filmes, peças automotivas, papel sintético, cordas, peças de carpetes, bem como para a criação de diversos equipamentos domésticos. No início do século XXI, a produção de polipropileno ocupava o segundo lugar na indústria de polímeros. Levando em consideração as demandas de diversos setores, podemos concluir que a tendência de produção em larga escala de propeno e eteno continuará no futuro próximo.
