Polipropilene

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Il polipropilene (PP) è un composto plastico che può mostrare diversa tatticità. Il prodotto più interessante dal punto di vista commerciale è quello isotattico, che è caratterizzato da un elevato carico a rottura, una bassa densità, una buona resistenza termica e all'abrasione.

La densità è di 0,9 g/cm³ e il punto di fusione è di 165°C e oltre.

Le proprietà chimiche, determinate nella produzione, comprendono la stereoregolarità, la massa molecolare e la distribuzione di massa molecolare.

Il prodotto atattico si presenta invece come un solido dall'aspetto gommoso di scarso interesse commerciale.

Il polipropilene ha conosciuto un gran successo nell'industria della plastica: molti oggetti di uso comune, dagli zerbini agli scolapasta per fare alcuni esempi, sono fatti di polipropilene.

[modifica] Storia: produzione e catalisi

Polipropilene, isotattico (in alto) e sindiotattico (in basso).

All'inizio degli anni '50 del XX secolo, Karl Ziegler scoprì che una miscela di TiCl₄ e AlR₃ (alluminio trialchile), reagiscono per dare TiCl₃, che era un ottimo catalizzatore per l'etilene, ma tale catalizzatore non era utilizzabile per la produzione di polimeri del propene, ottenendo una elevata quantità di prodotto atattico.

Nel 1954 Giulio Natta scoprì che una resa elevata di polipropilene isotattico viene data dalla miscela di TiCl₄ e AlR₂Cl (alluminio dialchile cloruro). La produzione viene iniziata dall'industria italiana Montecatini (poi Montedison) e riscuote un ampio successo.

Dopo accurato lavaggio per eliminare eventuali ceneri catalitiche rimaste incluse nel prodotto (tali ceneri possono dare problemi di corrosione negli impianti dell'acquirente e produttore di oggetti in polipropilene), la resa del catalizzatore di Natta è di 4 Kg di prodotto per grammo di catalizzatore; altro problema da affrontare è l'indice isotattico: il 92% del prodotto è costituito da polipropilene isotattico, e tale percentuale viene aumentata estraendo il prodotto atattico in eptano bollente. Il prodotto finale sotto forma di polvere, così pulito, viene estruso in pallottole (pellets).

Nel 1971 la Solvay sviluppa un nuovo catalizzatore da una miscela di TiCl₃ macinata in presenza di un etere altobollente (dibutiletere). L'etere, essendo una base di Lewis, disattiva alcune funzioni indesiderate del TiCl₃. Così facendo, viene aumentata la resa (16 Kg/g) e si risolve il problema della rimozione dell'atattico, dato l'elevato indice isotattico (~96%).

Solo 4 anni dopo viene prodotto un nuovo catalizzatore a base di TiCl₄ supportato da MgCl₂, che si rivela un ottimo supporto avendo una struttura cristallina quasi identica a quella del TiCl₃. Il catalizzatore è additivato con benzoato di 2-etilesile in qualità di base di Lewis. Le elevatissime rese (325 kg/g) rendono superflua la rimozione delle ceneri catalitiche, mentre si ripropone il problema della rimozione dell'atattico (indice isotattico = ~92%). Nel 1981 questo catalizzatore viene additivato non più con benzoati ma con ftalati, che alzano l'indice isotattico a 97% e la resa complessiva da 600 a 1300 kg/g.

[modifica] Condizioni di reazione e impianto

Il propene proviene dal cracking di raffineria e deve essere purificato da residui di acqua, ossigeno, monossido di carbonio e composti solforati che possono avvelenare il catalizzatore. Il processo avviene a 60-70°C e 10 atm di pressione. La reazione è esotermica e l'ambiente di reazione è raffreddato da serpentine e dal monomero di alimentazione (ΔH = 25000 KJ\Kg).

Il propene non reagito viene quindi rimosso e riciclato. Il prodotto isotattico viene recuperato per centrifugazione, mentre il solvente di reazione dovrebbe contenere il prodotto atattico in soluzione. Il prodotto isotattico viene quindi asciugato e additivato da stabilizzanti prima di essere esposto all'aria (la polvere è sensibile all'ossidazione atmosferica). La polvere viene quindi estrusa in pellets.

[modifica] Polipropilene per uso tessile

Società del gruppo Montedison producevano polipropilene per uso tessile in forma di fiocco chiamate commercialmente Meraklon e in forma di filo continuo, normalmente usato per la fabbricazione di tappeti e di moquette, con il nome commerciale di Neofil.