Polipropilen Üretimi (polypropylene production)

Polipropilen propilenin polimerizasyonuyla elde edilen, yarı kristalin yapılı bir polimerdir; sıkı, serttir, dayanıklıdır, kimyasal maddelere karşı dirençlidir. Pek çok uygulama alanları arasında ip, fiber, bagaj, halı, paketleme filmleri, v.s. gibi ürünler sayılabilir.

Propilende bulunan CH₃ grubu etilen molekülünden farklı olarak molekülün asimetrik olmasını sağlar. Polimerizasyon koşullarına bağlı olarak polimer zincirlerindeki CH₃ gruplarının dizilişleri de farklı olur; yapısal farklılık değişik özelliklerde polipropilen termoplastikler elde edilmesini sağlar.

Polipropilen ilk defa 1950 yıllarında Karl Ziegler (Alman) ve Giulio Natta tarafından propilenin polimerizasyonuyla elde edildi. Polimerizasyon bu iki araştırmacının adıyla anılan Ziegler-Natta katalizörleriyle gerçekleştirildi; titanyum tetraklorür (TiCl₄)-trietil aluminyum klorür (AlCl₃) kombinasyonları. Polimerizasyon ürünleri çoğunluğu izotaktik yapılı, çok az ataktik ve sindiyotaktik yapılar bulunan polipropilendir. (Bak. Koordinasyon Polimerizasyonu)

1980’li yılların ortalarında kadar polipropilen üretimi Ziegler-Natta katalizörleriyle yapıldı; bu yıllarda metallosen katalizörlerinin geliştirilmesi ve 1991 yılında ticari bir katalizör olarak kullanılmaya başlanmasıyla saf sindiyotaktik polipropilen üretimi başladı. Sindiyotaktik polipropilan daha yumuşaktır, fakat daha berrak bir görünümü vardır. İzotaktik polipropilen yerine kullanılamasa da film, tıbbi gereçler, yapıştırıcılar ve ekstruzyon ürünleri yapımında kullanılan diğer polimerlerle rekabet edebilecek özellikler içerir.

Polipropilen, katalizörün türüne bağlı olmaksızın gaz fazı veya sıvı faz polimerizasyon yönlemlerine göre polimerleştirilebilir.Şekil-1’de son yıllarda uygulanan bir gaz fazı polimerizasyon prosesini göstermektedir. Propilen (%99.5’den daha saf) hidrojen ve katalizörle beraber sürekli olarak karıştırılan polimerizasyon reaktörüne verilir; polimerizasyon reaksiyonları (polimer zincirle zincirlerinin uzunluğu) ortamdaki hidrojen miktarı ve sıcaklıkla kontrol edilir.

Şekil-1: Polipropilen üretimi akım şeması

Bu prosesten alınan ürün akımının diğer bir reaktörde etilen ve ilave propilenle reaksiyona sokulmasıyla ‘blok yüksek darbe kopolimerleri’ denilen ve etilen ve propilen polimerlerinin karışımı olarak tanımlanabilen polimer türleri üretilir. Polipropilen fabrikalarının çoğu pazar talebine göre hem homopolimer ve hem de kopolimer üretebilecek şekilde dizayn edilir.

Reaktör sisteminden çıkan karışım (veya kopolimer) toz halindedir; polipropilen,  AlCl₃, TiCl₃ ve diğer katalizör kalıntıları biraradadır. Toz ürün akışkan yataklı deklorinasyon reaktörüne verilerek nitrojen, propilen oksit ve su ile reaksiyona sokulur;burada katalizör kalıntıları suyla reaksiyona girerek hidroksitlere ve hidroklorik aside dönüşür:

• Hidroksitler daha sonra oksitler ve su vererek parçalanır, oksitler toz polimer içinde dağılmış olarak kalırlar,
• Hidroklorik asit propilen oksitle reaksiyona girerek propilen klorhidrin oluşturur; bu akım bir kostik sıyırıcıdan geçirilerek klorhidrin tekrar propilen oksite dönüştürülür ve sisteme resaykıl edilir.

Akışkan yataktan çıkan temizlenmiş toz gerekli katkı maddeleri içeren  masterbeçle karıştırılır. Bu karışım ergitilir ve ekstrudere verilerek granüllere dönüştürülür.

GERİ