Зміст Фізичні властивості Хімічні властивості Отримання пропілену Отримання пропілену в лабораторії
Отримання пропілену в промишенності Застосування Список літератури Пропилен (пропен) Н3С-СН \u003d\u003d СН 2 відноситься до вуглеводнів ряду етилену (алкени або олефіни). Алкени, або олефіни (від лат. Olefiant - масло - стара назва, але широко використовується в хімічній літературі. Приводом до такої назви послужив хлористий етилен, отриманий у XVIII столітті, - рідке масляниста речовина.) - аліфатичні ненасичені вуглеводні, в молекулах яких між вуглецевими атомами є один подвійний зв'язок. Алкени містять у своїй молекулі менше число водневих атомів, ніж відповідні їм алкани (з тим же числом вуглецевих атомів), тому такі вуглеводні називають неграничні або ненасиченими. Алкени утворюють гомологічний ряд із загальною формулою CnH2n. Неграничний (алкеновий) радикал називають тривіальним назвою або за систематичною номенклатурою: Н2С \u003d\u003d CН-СН2 - аллил (пропеніл-2) Пропилен служить сировиною для отримання изопропилбензола, ацетону, фенолу, поліпропілену, гліцерину, ізопропілового спирту, синтетичного каучуку та інших цінних органічних продуктів. Фізичні властивості Пропилен вдає із себе газоподібна речовина з низькою температурою кипіння t кип \u003d -47,7 ° С і температурою плавлення t пл \u003d -187,6 ° С, оптична щільність d204 \u003d 0,5193. Хімічні властивості Пропен володіє значною реакційною здатністю. його хімічні властивості визначаються, головним чином, подвійний вуглець-вуглецевим зв'язком. p-зв'язок, як найменш міцна і доступніша, при дії реагенту розривається, а вивільнені валентності вуглецевих атомів витрачаються на приєднання атомів, з яких складається молекула реагента.Все реакції приєднання протікають по подвійному зв'язку і складаються в розщепленні-зв'язку алкена і освіті на місці розриву двох нових -зв'язків. Найчастіше реакції приєднання йдуть по гетеролітичні типу, будучи реакціями електрофільного приєднання. Приєднання галогенів (галогенирование): Реакцію галогенування зазвичай проводять в розчиннику при звичайній температурі. Галогени легко приєднуються за місцем розриву подвійного зв'язку з утворенням дігалогенопроізводних. Легше йде приєднання хлору і брому, важче - йоду. Фтор взаємодіє з вибухом. Приєднання водню (реакція гідрування): Приєднуючи водень в присутності каталізаторів (Pt, Pd, Ni), пропен переходить в граничний вуглеводень - пропан. Приєднання води (реакція гідратації): Приєднання галогеноводородов (HHal) і води відбувається за правилом В.В.Марковнікова (1869). Водень кислоти Hhal приєднується до найбільш Гідрований атому вуглецю при подвійному зв'язку. Відповідно залишок Hal зв'язується з атомом С, при якому знаходиться менше число атомів водню. Горіння на повітрі. При підпалюванні горить на повітрі: 2СН2 \u003d СНСН3 + 9О2 6СО2 + 6Н2О. З киснем повітря газоподібні пропилен утворює вибухові суміші. Пропілен окислюється перманганатом калію у водному середовищі, що супроводжується знебарвлення розчину KMnO4 і освітою гликолей (з'єднань з двома гідроксильних груп при сусідніх атомах С). Окислення киснем повітря в пропіленоксіда при нагріванні в присутності срібних каталізаторів: Полімерізація- зв'язування безлічі молекул пропілену один з одним. Умови реакції: нагрівання, присутність каталізаторів. З'єднання молекул відбувається шляхом розщеплення внутрішньомолекулярних-зв'язок і утворення нових міжмолекулярних -cвязей: Отримання пропілену Отримання пропілену в лабораторії З лабораторних методів отримання пропілену можна відзначити наступні: 1. Відщеплення галогеноводорода від галогеналкілов при дії на них спиртового розчину лугу: H2C-CH2 - CH3 \u003d H2C \u003d\u003d CH2- CH3 + KCl + H2O | | Cl H K-ОH 2. Гідрування пропіну в присутності каталізатора (Pd): H-C≡C- CH3 + H2 \u003d H2C \u003d\u003d CH- CH3 3. Дегідратація пропилового спирту (відщеплення води). В якості каталізатора використовують кислоти (сірчану або фосфорну) або А12O3: Н2С-СН2 - CH3 \u003d Н2С \u003d\u003d СН - CH3 + Н2О | | H -OH 4. Відщеплення двох атомів галогену від дігалогеноалканов, що містять галогени при сусідніх атомах С. Реакція протікає під дією металів (Zn і ін.): Отримання пропілену в промишенності У природі алкени зустрічаються рідко. Зазвичай пропілен виділяють з газів нафтопереробки (при крекінгу сирої нафти в киплячому шарі (процес фірми BASF), піролізі бензинових фракцій) або попутних газів, а також з газів коксування вугілля. Існує кілька видів піролізу пропілену: піроліз в трубчастих печах, піроліз в реакторі з кварцовим теплоносієм (процес фірми Phillips Petroleum Co.), піроліз в реакторі з коксівним теплоносієм (процес фірми Farbewerke Hoechst), піроліз в реакторі з піском в якості теплоносія (процес фірми Lurgi), піроліз в трубчастої печі (процес фірми Kellogg), процес Лаврівського - Бродського, автотермічний піроліз по Бартоломе. У промисловості пропилен отримують також дегидрированием алканів у присутності каталізатора (Сr2О3, Аl2О3). Промисловим способом отримання пропілену поряд з крекингом служить дегідратація пропанола над оксидом алюмінію: Застосування Пропилен знаходить своє застосування в промисловому синтезі. Поліпропілен. Виробництво поліпропілену в промисловості почалося в 1954 році завдяки роботам Натті, який використовував для полімеризації пропілену каталітичну систему Циглера. Натта вперше отримав стереорегулярний полімер, названий їм ізотактичний; в ньому все метильние групи розташовані по одну сторону ланцюга, що сприяє сприятливої \u200b\u200b"упаковці" полімерних молекул і визначає хороші механічні властивості поліпропілену:
Поліпропілен знаходить аналогічне поліетилену застосування - як пластик, для виробництва волокна і ін. Оксид пропілену. Близько 10% нафтохімічного пропілену витрачається на виробництво оксиду пропілену. До 1968 року оксид пропілену проводився тільки хлоргидрина методом (проміжно утворювався пропіленхлоргідрін):
Цей метод має недоліки, пов'язані з використанням дорогих хлору і гідроксиду кальцію. Починаючи з 1968 року з'явився альтернативний варіант, так званий халкони-процес, заснований на взаємодії пропілену з гідропероксид (наприклад., Третинним бутілпероксідом): Цілком ймовірно, що цей метод з часом повністю замінить хлоргидрина процес. Оксид пропілену використовується для синтезу пропиленгликоля, з якого далі отримують взаємодією з багатоатомних спиртами (наприклад, гліцерином) пенополіуретани, що знаходять застосування в якості амортизувальних матеріалів (килимки, меблі, упаковка), утеплювачів в будівництві, фільтруючих і сорбирующих рідини матеріалів. Ізопропіловий спирт і ацетон. Найважливіше застосування пропілену пов'язано з синтезом ізопропілового спирту і ацетону. Як уже згадувалося, ізопропіловий спирт, який використовується як цінний розчинник, можна вважати першим продуктом нафтохімії. Цікаво, що великі кількості його все ще отримують, як в 1920 році, сернокислотним процесом: Ізопропіловий спирт також отримують прямий гідратацією пропилену в присутності кислих каталізаторів: Майже 50% виробленого ізопропілового спирту витрачається на отримання ацетону дегидрированием на мідно-цинковій каталізаторі або оксиді цинку при 380 ° С: гідроформілірованія. Особливо хотілося звернути увагу на використання пропілену для синтезу альдегідів за допомогою чудової реакції гідроформілірованія, або оксосінтеза, яка була відкрита в 1938 році і стала однією з найважливіших в нафтохімії. При взаємодії пропілену (і інших алкенов) з монооксидом вуглецю і водню (така суміш називається синтез-газом) в присутності карбонилов кобальту Со2 (СО) 8 при температурі 150- 180 ° Сі тиску 200 -250 атм утворюються два альдегіду - нормального і изостроения: з моменту відкриття ця реакція була предметом інтенсивних досліджень вчених: необхідно було пом'якшити умови реакції, по можливості зменшити частку менш цінних розгалужених альдегідів і уникнути можливої \u200b\u200bреакції гідрування подвійного зв'язку. Були розроблені більш економічні процеси, наприклад, з використанням родієвого каталізаторів, стабілізованих трифенілфосфіном. В останньому випадку вдалося знизити температуру до 100 ° С, тиск -до 20 атм і підвищити виходи альдегідів нормального будови. Акрилова кислота та акрилонитрил. Тепер перейдемо до продуктів, одержуваних у результаті реакцій метильної групи пропілену. У цьому ряду основне місце без сумніву займають процеси отримання акрилової кислоти і акрилонітрилу У 50-і роки ефіри акрилової кислоти стали широко використовувати в промисловості в якості цінних сополімерів. Приблизно 15% нафтохімічного пропілену використовується в якості вихідного продукту для виробництва акрилонітрилу, з якого отримують цінне волокно (нітрон), пластичні маси (сополімер зі стиролом), синтетичні каучуки (сополімер з бутадієном). Але в кінці 50-х років був розроблений набагато дешевший спосіб - окислювальний аммоноліз пропілену. Суть реакції полягає в окисленні пропілену в присутності аміаку: Список літератури 1 А.І. Артеменко, Органічна хімія, М.: Вища школа - 1998 535 с. 2 Б.Д. Стьопін, А.А.Цветков, Органічна хімія, М.: Вища школа - 1994 605 с.
Це приваблива особливість в порівнянні з альтернативними матеріалами. Використовуючи селективні каталізатори, був отриманий кристалічний полімер, утворений впорядкованим вирівнюванням молекул мономерного пропілену. Високі виходи реакції дозволили забезпечити її швидку комерційну експлуатацію.
В даний час поліпропілен є одним з найбільш продаваних термопластів в світі, з щорічним попитом в 40 мільйонів тонн. Його щорічне збільшення споживання за останні десятиліття було близьким до 10%, що підтвердило його ступінь прийняття на ринках.
Поліпропілен (ПП) - полімерне з'єднання, що отримується з ненасиченого (з подвійним зв'язком) вуглеводню пропілену (структурна формула: СН 2 \u003d СН-СН 3) в результаті процесу полімеризації за участю металоорганічних каталізаторів. ПП належить до класу поліолефінів.
В якості сировини для синтезу полімеру використовують нафту і.
Хороший прийом, який у нього був, безпосередньо пов'язаний з його універсальністю, хорошими фізичними властивостями і економічної конкурентоспроможністю його виробничих процесів. Кілька сильних сторін підтверджують це як ідеальний матеріал для багатьох додатків.
Низька щільність Висока твердість і стійкість до стирання Висока жорсткість Хороша термостійкість Відмінна хімічна стійкість Відмінна універсальність. Завдяки відмінній взаємозв'язку між його перевагами і ціною, поліпропілен поступово замінював такі матеріали, як скло, метали або деревину, а також широко використовуються полімери.
Фізичні властивості матеріалу
ПП - безбарвна кристалічна речовина. В тонких шарах ПП - прозорий, в товстих - продукт молочно-білого кольору. Має температуру плавлення 145-170 0С.
Розчиняється лише при підвищеній температурі в сильних розчинниках: хлорованих, ароматичних вуглеводнях. ПП проявляє стійкість до кислот і лугів, сольових розчинів і іншим неорганічним агресивних середовищ, а також органічних розчинників (спиртів, складних ефірів та кетонів).
Основні нафтові компанії в світі виробляють поліпропілен або через безпосередню участь, або через дочірні компанії. за останні роки обсяг бізнесу поліпропілену суттєво зріс, як в світі, так і всередині групи. Структурно це вініловий полімер, аналогічний поліетилену, тільки один з атомів вуглецю мономерной одиниці має приєднану метильную групу.
Промисловий поліпропілен є лінійний полімер, спін якого є ланцюг насичених вуглеводнів. Кожні два атома вуглецю цієї основному ланцюзі метильная група розгалужена. Це дозволяє виділити три ізомерних форми поліпропілену.
Залежно від просторового розташування вуглеводневої радикала (СН3-) по відношенню до основної ланцюжку розрізняють ізотактичний, сіндіотактіческій і атактический ПП. Ізотактичний ПП - найбільш комерційно важлива форма полімеру (ПП з ізотактичний структурою відрізняється найвищим ступенем кристалічності, міцністю і теплостійкістю).
Ізотактичний і сіндіотактіческіе форми, завдяки їх великій регулярності, прагнуть придбати впорядковане напівкристалічних просторове розташування в твердому стані, що надає матеріалу виняткові фізичні властивості. З іншого боку, атактична форма не має будь-якої кристалличности. Найбільш використовувані промислові процеси спрямовані на виробництво ізотактичного поліпропілену, що і викликало найбільший комерційний інтерес.
Полімеризація пропілену є реакцією приєднання з використанням координаційних каталізаторів. Це з'єднання перехідних металів, які за допомогою зв'язків метал-вуглець дозволяють вводити мономерні ланки. Хоча каталітичні системи значно змінилися з тих пір, і їх продуктивність різко зросла, принцип роботи всіх з них дуже схожий.
застосування поліпропілену
Промислово ПП випускається у вигляді забарвлених і нефарбованих гранул. Полімер використовується в багатьох галузях економіки (автомобілебудування, будівництво, машинобудування, медицина, приладобудування). Його застосування дозволяє зменшити вартість використовуваного матеріалу, знизити матеріаломісткість.
Механізмами реакції каталітичної системи є ті, які пояснюють лінійну структуру молекули поліпропілену. Хоча деякі деталі все ще обговорюються, більшість дослідників визнають, що початок реакції дається активацією каталітичної системи відповідно до моделі, детально описаної Косзеем і Арлманом. Як тільки активні сайти створюються, полімерні ланцюги ростуть послідовно на каталізаторі, так як утворюється координаційний комплекс між молекулою пропіленового мономера і вільним координаційним ящиком.
Реакцію зазвичай припиняють шляхом перенесення, завдяки дії таких речовин, як водень. Використання цих агентів вельми корисно для контролю середньої довжини утворилися полімерних ланцюгів і, отже, їх молекулярної маси, їх в'язкості розплаву і т.д.
Існує п'ять основних методів промислового виробництва виробів з ПП: екструзія, лиття під тиском, видув, ротоформованіе, вспенивание.
За допомогою методу екструзії з ПП виготовляють труби, що застосовуються для опалення та водовідведення, волокна, плівку і листовий матеріал. Методом лиття під тиском виробляють автокомплектуючих, пластикові меблі, тарні ящики, палети, тару, укупорочні вироби, фітинги, і інші медичні вироби.
Реакція є сильно регіоселективності, що означає, що мономерні ланцюга включені в основний ланцюг, утворюючи чітко визначені конфігурації. Введення електронних донорних з'єднань зазвичай створює естетично громіздкі групи навколо активних центрів каталізатора, так що зазвичай перевага віддається утворення однієї з конфігурацій.
Якщо під час полімеризації вводиться тільки пропіленовий мономер, ми отримаємо гомополімер. Якщо другий мономер вводиться разом з пропиленом, виходить сополимер. Найбільш широко використовуваним сомономером є етилен. Розрізняють два типи кополімерів: статистичні сополімери і блок-сополімери або гетерогенні.
Методом ротоформованія виробляють такі вироби, як, бочки і баки, дорожні блоки, дитячі ігрові комплекси. Великою популярністю користуються басейни з поліпропілену.
Методом спінювання з ПП виготовляють теплоізоляційні матеріали для будівельних і ремонтних робіт. Також з ПП видувають тару, пакети.
Для фарбування ПП використовуються пігменти і органічні барвники. При поверхневому фарбуванні ПП попередньо окислюється.
В даний час йде революція в світі поліпропілену з промисловим розвитком нового покоління каталізаторів: металлоценов. Це нове сімейство металоорганічнихз'єднань, які з більшою точністю більш точно контролюють закономірність структури утворився полімеру і його розподіл молекулярних мас. Отримані таким чином продукти матимуть диференційовані властивості, які можуть доповнювати поточний діапазон.
Він володіє високою реакційною здатністю, додаючи атоми або радикали до ненасичених атомів вуглецю; він об'єднує, наприклад. швидко з бромом, неясною і низькою температурою, легко реагує при звичайній температурі з мінеральними кислотами і окислювачами і т.д.
З метою збільшення міцності поліпропілен армують скловолокном або алюмінієм. Такий армований матеріал застосовують для виготовлення труб.
Достоінств.а і недоліки поліпропілену
Як і будь-який інший матеріал, ПП має свої переваги і недоліки. Широке використання ПП практично у всіх промислових галузях говорить про значне переважання плюсів цього матеріалу над його мінусами.
Потім реакції приєднання тривають на стор. Таким чином, щоб протони завжди приєднувалися до цього елементу вуглецю переважно. Цей особливий тип структури, крім того, що робить з'єднання особливо реакционноспособним, дозволяє вводити атоми і радикали орієнтованим чином, роблячи пропілен вихідним матеріалом, що має першорядне значення в хіміко-органічному синтезі.
Його легко отримати з фракційного газу, утвореного в процесах крекінгу, де він завжди присутній у відсотках від 10 до 30%. Його також можна отримати безпосередньо для дегідрірованія пропану з використанням каталізаторів на основі оксидів алюмінію і хрому. Чисте чисте поділ може бути здійснено, якщо необхідно, дистиляцією при тиску порядку 15 атмосфери. Найважливіше використання, знайдене на стор. Було і залишається перетворенням його в ізопропіловий спирт. Це досягається обробкою пропан-пропіленової фракції гарячої сірчаної кислотою.
Основні переваги:
- великий експлуатаційний термін;
- висока міцність, стійкість до вигинів;
- стійкість до дії хімікалій;
- стійкість до перепадів температур;
- високі тепло- і звукоізоляційні якості;
- відносно низька вартість виробництва.
Основні недоліки ПП:
- неможливість використовувати в конструкціях пожежонебезпечних об'єктів;
- під дією світла в присутності кисню ПП поступово втрачає свої фізичні властивості (для усунення цього недоліку до складу матеріалу вводяться спеціальні добавки-стабілізатори, такі як сажа, алкілфеноли, ароматичні аміни).
Щоб підвищити морозостійкість і еластичність матеріалу, ПП модифікують іншими олефинами або каучуком в різних пропорціях.
Хлорування хлором також дуже важливо, як видно з діаграми, це можна зробити в жарких або холодних умовах. При температурах близько 450 ° С це по суті освіту аллілхлоріда, який внаслідок одночасної присутності в молекулі подвійного зв'язку в положенні 3-4 і галогену в положенні 1, має реакційну здатність, приблизно в 80 разів перевищує реакційну здатність відповідного н-пропілхлоріда. Важливим кроком є \u200b\u200bнизькотемпературне галогенирование.
Додавання хлорнуватисту кислоти також легко досягається шляхом контактування пропілену з лужним гіпохлоритом. Отриманий таким чином пропіленхлорід використовується при отриманні пропиленгликоля і при отриманні смол, придатних для виготовлення фарб.
Вторинна переробка поліпропілену
Сучасні технології дозволяють використовувати полімери повторно. Це дає можливість не тільки зменшити кількість твердих побутових відходів і частково вирішити проблему їх утилізації, а й значно знизити вартість сировини. Наприклад, вторинний ПП в середньому на 30% дешевше первинної сировини, при цьому зберігає 90% всіх його властивостей (частково втрачаються міцність, стійкість до розтріскування, світлостійкість). 
Проводять освіту кумола, використовуваного при отриманні авіоніки і як розчинник. Коли полімеризація відбувається в присутності каталізаторів на основі металоорганічних сполук алюміній-алкільного типу, отримують лінійні полімери з високим ступенем кристалічності, які мають чудові механічні характеристики навіть при температурах, близьких до температури плавлення. При реакції оксосінтеза на додаток до масляного альдегіду також отримують бутилові спирти і масляну кислоту.
Тривимірне представлення конфігурується і конформационной формули в трьох вимірах ізотактичного поліпропілену. Ця конкретна модель була зроблена Джуліо Натта на етапах дослідження, що призвело до винаходу ізотактичного поліпропілену. Згодом ця ж модель використовувалася для цілей поширення.
Сировиною для отримання вторинної ПП є виробничі відходи, одержувані при виробництві продуктів з ПП, а також непридатні поліпропіленові вироби.
Як правило, використовують відходи, які не піддавалися впливу світла і тепла під час експлуатації.
З них отримують так звану дробленку, яку можна
Ці два розпочинають співпрацю, яке призведе Нобеля. Коли Натта продовжує свої дослідження, професор записує результати, отримані на аркушах і блокнотах, і будує модель молекули, яку він винаходить. Вперше в історії хімік здатний створювати стереорегулярний полімер в лабораторії. Він також встановлює протокол, який буде реконструювати цю нескінченну молекулу, завжди рівну собі, що призведе до великого промислового виробництва пластмас. Довгий час вважалося, що цей потенціал є монополією природи.
Шкода, у нас в країні якось не практикується в широкому масштабі збір вторинної сировини з поліпропілену для переробки. На вулицях повно такого сміття, одна тільки пластиковий посуд чого варто, особливо в літній період. Адже люди навіть не замислюються, коли використовують одноразовий посуд, про те що вона пролежить не одну сотню років мертвим вантажем на нашій планеті. У Європі справи трохи краще з цим йдуть, однак все ж весь світовий океан загиджений пластиковими відходами.
Але тепер професор Натта порушив цю монополію. Професор Натта, їй вдалося підготувати новий метод макромолекул, які мають регулярної просторової структурою. Категорія теми: органічна хімія довжина: 1. Одне з важливих сімейств смол, поліпропілен формовані або екструдується в багато продуктів, в яких потрібні в'язкість, гнучкість, мала вага і термостійкість. Він також пасмо в волокна для зайнятості в промисловому і побутовому текстилі. Пропілен також може бути полімеризовані з етиленом для отримання еластичного матеріалу.