Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2016 » Март » 6 » Факторы, определяющие скорость полимеризации ПЭНД.
21:19
Факторы, определяющие скорость полимеризации ПЭНД.

    В связи с более высоким прочностными параметрами, ПЭНД составляет сегодня основную массу всего производимого полиэтилена. В отличие от ПЭВД, процесс производства которого определяется лишь четырьмя факторами: давление, время, температура, и количество перекиси, процесс изготовления ПЭНД осложнен участием катализатора.
      Производство ПЭНД складывается из нескольких стадий: взаимодействие компонентов каталитического комплекса, полимеризация, обработка и сушка полимера, введение добавок, гомогенизация, грануляция и расфасовка. Введение добавок и гомогенизация могут не производится.
      Классический каталитический комплекс включает четыреххлористый титан и триэтилалюминий TiCl4*Al(C2H5)3. Циглер так же попробовал использовать диэтилхлорид алюминия. Скорость образования каталитического комплекса определяется способность алюминий органического соединения к алкилированию и восстановлению катиона титана (или иного переходного металла катализатора). Например, использование Al(C2H5)2H вместо Al(C2H5)2Cl повышает выход ПЭ в 3-4 раза. Увеличение концентрации алюминийорганического соединения, так же, повышает скорость полимеризации.
      На рисунке представлена зависимость выхода и характеристической вязкости ПЭ от мольного отношения алюминийорганического соединения (АОС) к хлориду титана, для разных АОС.
 
      Выход обозначен цифрами 1, 2, 3, характеристическая вязкость 1', 2', 3', катализаторы 1 — Al(C2H5)2Cl:TiCl4, 2 — Al(C2H5)3:TiCl4, 3 — Al(изо-C4H9)2Cl:TiCl4.
      При постоянном значении концентрации АОС, выход ПЭ увеличивается с повышением концентрации хлорида титана. При этом несколько уменьшается средняя молекулярная масса ПЭ, гл. обр. из-за начала роста большого числа полимерных цепей.
      Температура и концентрация катализаторов при их смешении, так же, заметно влияют на ход процесса. Использование слишком разбавленных растворов приводит к дезактивации катализаторов примесями растворителя, слишком концентрированные растворы сложнее точно дозировать. Оптимальные условия приготовления каталитического комплекса для классической системы триэтилалюминий:четыреххлористый титан, приведены ниже.  
      Зависимость выхода полиэтилена от температуры при времени комплексообразования 20 минут (1) и 25 минут (2).
 
      Среди параметров процесса полимеризации, основное значение имеют: время контакта с катализатором, концентрация мономера в жидкой среде, температура, состав и концентрация катализатора.
      Повышение концентрации катализатора приводит к увеличению выхода полимера, а так же, повышает скорость протекания процесса. При этом снижается средняя молекулярная масса полимера, а так же, может наблюдаться расширение ММР. Чем выше требуется качество полимера, тем чище берут исходное сырье (для нивелирования вклада отравления катализатора примесями), и меньше кладут катализатора (но, не ниже порогового значения, при котором возможен катализ). Пороговое значение концентрации катализатора определяется, преимущественно, побочными реакциями между катализатором и растворителем.
      Повышение концентрации катализатора с с 0,5 до 1,2 гр на литр, практически не влияет на выход ПЭ на грамм катализатора. Дальнейшее повышение концентрации катализатора приводит к снижению выхода продукции на единицу катализатора, в связи с проблемами использования всего катализатора в процессе. При повышении концентрации катализатора до 0,5 гр на литр, наблюдается увеличение выхода ПЭ на единицу массы катализатора.
      Повышение концентрации мономера за счет увеличения давления приводит к росту выхода ПЭ и скорости процесса. При увеличении давления выше 10 атм, этот эффект замедляется, главным образом, из-за стерических препятствий взаимодействия активных центров полимерной цепи с новыми молекулами мономера.
      Увеличение температуры ускоряет процесс полимеризации, но, приближение к температуре кипения растворителя приводит к снижению растворимости мономера, что резко снижает скорость процесса. Для гексана (температура кипения около 65*С) пороговой температурой является примерно 50*С. Повышение давления позволяет несколько компенсировать этот эффект.
      Повышение времени контакта мономеров с катализатором позволяет повысить выход и достичь более высоких прочностных свойств ПЭ за счет увеличения ММ и сужения ММР. Но, это влечет за собой снижение производительности и увеличение расходов на производство единицы продукции.

Категория: Полимерные материалы | Просмотров: 477 | Добавил: Chemadm | Теги: полиэтилен, полимеризация, катализаторы, высокомолекулярные | Рейтинг: 5.0/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]