丙烯聚合:方案、方程式、公式

科学 2023

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丙烯聚合:方案、方程式、公式
丙烯聚合:方案、方程式、公式
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丙烯的聚合是什么?这种化学反应有什么特点?让我们试着找到这些问题的详细答案。

丙烯聚合
丙烯聚合

连接特点

乙烯和丙烯聚合反应方案展示了烯烃类所有成员所具有的典型化学性质。此类从化学生产中使用的油的旧名称中获得了如此不寻常的名称。 18世纪得到了氯乙烯,它是一种油状液体物质。

在不饱和脂肪烃类的所有代表特征中,我们注意到其中存在一个双键。

丙烯的自由基聚合反应正是通过物质结构中双键的存在来解释的。

丙烯聚合反应
丙烯聚合反应

通用公式

对于烯烃同源系列的所有代表,通式的形式为СpН2p。结构中氢含量不足解释了这些碳氢化合物化学性质的特殊性。

丙烯聚合反应方程式直接证实了在使用高温和催化剂时这种连接可能中断。

不饱和基团称为烯丙基或丙烯基-2。为什么要聚合丙烯?这种相互作用的产物用于合成合成橡胶,而合成橡胶又是现代化学工业的需求。

丙烯聚合方程式
丙烯聚合方程式

物理性质

丙烯聚合方程式不仅证实了这种物质的化学性质,而且还证实了这种物质的物理性质。丙烯是一种低沸点和低熔点的气态物质。这个烯烃类的代表,在水中有轻微的溶解度。

丙烯在活性炭存在下聚合
丙烯在活性炭存在下聚合

化学性质

丙烯和异丁烯聚合的反应方程式表明,该过程是通过双键进行的。烯烃作为单体,这种相互作用的最终产物是聚丙烯和聚异丁烯。正是碳-碳键在这样的相互作用中被破坏,最终形成相应的结构。

在双键处,形成新的简单键。丙烯的聚合反应如何进行?该过程的机理与此类不饱和烃的所有其他代表发生的过程相似。

丙烯聚合反应涉及几种选择泄漏。在第一种情况下,该过程在气相中进行。根据第二种选择,反应发生在液相中。

此外,丙烯的聚合反应也按照一些过时的工艺进行,涉及使用饱和液态烃作为反应介质。

丙烯和丁二烯的聚合
丙烯和丁二烯的聚合

现代科技

使用 Spheripol 技术的丙烯本体聚合是一种用于生产均聚物的浆料反应器的组合。该过程涉及使用带有假液体床的气相反应器来产生嵌段共聚物。在这种情况下,丙烯聚合反应涉及向装置中添加额外的相容催化剂,以及预聚合。

丙烯聚合配方
丙烯聚合配方

工艺特点

该技术涉及将成分混合在一个为初步转化而设计的特殊装置中。此外,将该混合物添加到环流聚合反应器中,氢气和废丙烯都进入其中。

反应堆在 65 至 80 摄氏度的温度范围内运行。系统中的压力不超过 40 bar。串联排列的反应器用于为大批量生产聚合物产品而设计的工厂。

聚合物溶液从第二个反应器中取出。丙烯的聚合涉及将溶液转移到加压脱气器中。此处,从液态单体中去除粉末均聚物。

生产嵌段共聚物

丙烯聚合方程式CH2 =CH-CH3 这种情况下有标准的流动机理,只是工艺条件不同。来自脱气机的粉末与丙烯和乙烯一起进入气相反应器,该反应器在约 70 摄氏度的温度和不超过 15 巴的压力下运行。

嵌段共聚物从反应器中取出后,进入一个特殊的系统,从单体中去除聚合物粉末。

丙烯和抗冲击丁二烯的聚合允许使用第二个气相反应器。它允许您增加聚合物中丙烯的含量。此外,还可以在成品中添加添加剂,使用造粒,提高成品质量。

丙烯聚合机理
丙烯聚合机理

烯烃聚合的特异性

聚乙烯和聚丙烯在制造上存在一些差异。丙烯聚合方程式清楚地表明了不同的温度范围。此外,在技术链的最后阶段,以及终端产品的使用领域也存在一些差异。

过氧化物用于具有优异流变性能的树脂。它们具有更高的熔体流动水平,与那些具有低流动速率的材料相似的物理特性。

树脂,具有优异的流变性能,用于注塑工艺,以及用于制造纤维。

为了提高聚合材料的透明度和强度,制造商正尝试在反应混合物中添加特殊的结晶添加剂。部分聚丙烯透明材料在吹塑和浇铸领域正逐渐被其他材料所取代。

聚合特点

在活性炭存在下丙烯的聚合进行得更快。目前,基于碳的吸附能力,使用碳与过渡金属的催化络合物。聚合的结果是性能优异的产品。

聚合过程的主要参数是反应速率,以及聚合物的分子量和立体异构体组成。催化剂的物理化学性质、聚合介质、反应体系各组分的纯度也很重要。

就乙烯而言,线性聚合物在均相和非均相中均获得。原因是该物质中不存在空间异构体。为了获得等规聚丙烯,他们尝试使用固体氯化钛以及有机铝化合物。

使用吸附在结晶氯化钛(3)上的复合物时,可以获得具有所需特性的产品。支撑格子的规则性不是一个充分的因素通过催化剂获得高立体定向性。例如,如果选择碘化钛(3),则获得更多的无规聚合物。

所考虑的催化成分具有路易斯特征,因此,它们与介质的选择有关。最有利的介质是使用惰性烃。由于氯化钛 (5) 是一种活性吸附剂,因此通常选择脂肪烃。丙烯的聚合反应如何进行?乘积公式为(-CH2-CH2-CH2-)p。反应算法本身和这个同源系列其他代表的反应过程类似。

化学相互作用

让我们分析一下丙烯的主要相互作用选项。考虑到它的结构中存在双键,所以主要的反应正好在它的破坏过程中进行。

卤化在常温下进行。在复合键断裂的位置,发生卤素的不受阻碍的添加。由于这种相互作用,形成了二卤代化合物。最难的部分是加碘。溴化和氯化无需额外的条件和能源成本即可进行。丙烯氟化是爆炸性的。

氢化反应涉及使用额外的促进剂。铂和镍充当催化剂。由于丙烯与氢气发生化学反应,生成了丙烷--饱和烃类的代表。

补水(加水)根据 V. V. Markovnikov 的规则进行。其本质是在丙烯的双键上附加一个氢原子,它的量最大。在这种情况下,卤素将附着在氢含量最少的 C 上。

丙烯的特点是在大气氧气中燃烧。由于这种相互作用,将获得两种主要产物:二氧化碳、水蒸气。

当该化学品暴露于强氧化剂(如高锰酸钾)时,会观察到其变色。化学反应的产物将是二元醇(乙二醇)。

丙烯生产

所有方法可以分为两大类:实验室,工业。在实验室条件下,通过将卤代烷基暴露于氢氧化钠的醇溶液中,将卤化氢从卤代烷基中分离出来,即可得到丙烯。

丙烯由丙炔催化加氢生成。在实验室条件下,这种物质可以通过丙醇-1脱水得到。在这个化学反应中,使用磷酸或硫酸、氧化铝作为催化剂。

丙烯是如何大批量生产的?由于这种化学物质在自然界中很少见,因此已经开发了用于生产的工业选择。最常见的是从石油产品中分离烯烃。

例如原油在特殊的流化床中裂解。丙烯通过汽油馏分的热解获得。在目前,烯烃也从伴生气、煤焦化的气态产品中分离出来。

丙烯裂解有多种选择:

  • 管式炉;
  • 在使用石英冷却剂的反应堆中;
  • 拉夫罗夫斯基过程;
  • 巴氏法自热裂解

在成熟的工业技术中,饱和烃催化脱氢也值得关注。

应用

丙烯用途广泛,工业上规模化生产。这种不饱和碳氢化合物的出现归功于 Natta 的工作。二十世纪中叶,他开发了利用齐格勒催化体系的聚合技术。

Natta 能够获得一种有规立构的产物,他称之为等规,因为在结构中甲基位于链的一侧。由于聚合物分子的这种“包装”,所得聚合物具有优异的机械特性。聚丙烯用于制造合成纤维,并且作为塑料块有需求。

消耗大约百分之十的石油丙烯来生产其氧化物。直到上世纪中叶,这种有机物都是通过氯醇法获得的。该反应通过形成中间产物丙烯氯醇而进行。这项技术有一定的缺点,与使用昂贵的氯气和熟石灰有关。

在我们这个时代,这项技术已经被查尔酮工艺所取代。它基于丙烯与氢过氧化物的化学相互作用。环氧丙烷用于合成丙二醇,丙二醇用于制造聚氨酯泡沫。被认为是优良的缓冲材料,用于制作包装、地毯、家具、保温材料、吸水性液体和过滤材料。

另外,在丙烯的主要应用中,不得不提丙酮和异丙醇的合成。异丙醇是一种极好的溶剂,被认为是一种有价值的化学产品。二十世纪初,这种有机产物是用硫酸法得到的。

此外,还开发了在反应混合物中引入酸催化剂的丙烯直接水合技术。生产的所有丙醇中约有一半用于合成丙酮。该反应涉及氢的消除,在380摄氏度下进行。这个过程的催化剂是锌和铜。

在丙烯的重要用途中,加氢甲酰化占有特殊的一席之地。丙烯用于生产醛。我国自上世纪中叶就开始使用氧合成。目前,该反应在石油化学中占有重要地位。在 180 度的温度、氧化钴催化剂和 250 个大气压的压力下,丙烯与合成气(一氧化碳和氢气的混合物)发生化学相互作用,观察到两种醛的形成。一个是正常结构,第二个是弯曲的碳链

这一工艺过程被发现后,正是这一反应立即成为众多科学家研究的对象。他们正在寻找软化其流动条件的方法,试图降低所得混合物中支链醛的百分比。

为此,发明了涉及使用其他催化剂的经济工艺。可以降低温度、压力,提高线性醛的收率。

丙烯酸酯,也与丙烯的聚合有关,用作共聚物。大约 15% 的石化丙烯被用作生产丙烯腈的原料。这种有机成分对于制造有价值的化学纤维-nitron、塑料的制造、橡胶的生产都是必需的。

结论

聚丙烯目前被认为是最大的石化行业。对这种质优价廉的聚合物的需求不断增长,因此它正在逐步取代聚乙烯。它在硬质包装、板材、薄膜、汽车零件、合成纸、绳索、地毯零件的制造以及各种家用设备的制造中都是必不可少的。二十一世纪初,聚丙烯的产量在聚合物工业中排名第二。综合各行业的需求,我们可以得出结论,丙烯和乙烯规模化生产的趋势在不久的将来还会继续。

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