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Poliolefine - Tecniche di produzione

Le poliolefine
Sono il polietilene, il polipropilene e i relativi copolimeri; hanno avuto un enorme sviluppo nel corso degli ultimi decenni grazie ai seguenti fattori:
- grande versatilità di proprietà;
- basso costo energetico complessivo;
- materie prime a basso costo e facilmente reperibili;
- disponibilità di processi poco costosi e a ridotto impatto ambientale;
- atossicità dei polimeri, che hanno anche un agevole smaltimento e riciclo.

Il polietilene
Si produce a partire dall'etilene, che a sua volta viene prodotto dal processo di steam cracking dalle frazioni petrolifere.
Nonostante la struttura della materia prima si semplice, il polietilene è un materiale complesso che si presenta sotto una vasta gamma di tipologie, in base al tipo di produzione svolto. Una importante distinzione dei vari tipi di polietilene si ha anche considerando la loro densità e il loro grado di ramificazione.

I processi per la produzione di polietilene sono diversi, quali:

Processo ad alta pressione
Avvengono per via radicalica con iniziatore o l'ossigeno in tracce da solo o con un perossido; si lavora ad una temperatura di circa 350°C e ad una pressione che varia da 1500 a 2500 bar. I processi possono avvenire in autoclave o in un reattore tubolare.
Si producono LPDE e i copolimeri con acetato di vinile (EVA).

Processi in sospensione
Si utilizzano diversi metodi, quali:
- Catalizzatori Ziegler (al titanio) alla pressione di 5-10bar e ad una temperatura di 80-90°C.
- Catalizzatori Phillips a base di ossido di cromo. Utilizza un reattore tubolare ad anello ripiegato ad una pressione di 30-40 bar alla temperatura di 60-110°C.
Producono PE; HDPE (polietilene ad alta densità) e MDPE (polietilene a media densità)

Processi a letto fluido
Utilizza catalizzatori Ziegler. Il reattore è costituito da una torre cilindrica ad allargare in alto. Si opera ad una pressione di 7-25 bar e alla temperatura di 70-100°C.
Utilizzato per la produzione di HDPE e LLDPE (polietilene lineare a bassa densità).

Processi in soluzione
Si opera in autoclavi in presenza di idrocarburi saturi (C6-C10) . Si usa il catalizzatore Ziegler alla pressione di 20-200 bar alla temperatura di 120-130°C.
Produce PE.

Il polipropilene
Il polipropilene è prodotto, come isotattico, con il processo Spheripol, ma, anche se è il più utilizzato e all'avanguardia, non rappresenta l'unico processo per produrre adeguatamente il polipropilene, ci sono infatti dei processi, che sono la modernizzazione di quelli più antichi, in grado di produrre con buoni risultati tale polimero. Questi processi sono:

Hypol molto simile al processo Spheripol, differisce solo nel reattore e nella forma del prodotto finale, in polvere invece che in pallet;
Unipol PP e il Catalloy.
La materia prima è il propilene che si ottiene principalmente insieme all’etilene nel processo di steam craking. Il catalizzatore è a base di titanio, che trova miglior rendimento se lavora insieme ad elettro donatori e all'MgCl2 . Il processo più antico, simile a quello per il polietilene, dava minor resa, problemi sul suo recupero e sul recupero e purificazione del solvente.
Il processo Spheripol permette la produzione di polipropilene e copolimeri etilene-propilene.
Il reattore è tubolare ad anello in cui si fa circolare ad alta velocità la sospensione di catalizzatore
nel monomero liquido. Si opera alla pressione di 30-35 bar e ad una temperatura di 60-70°C.
Tale processo è molto più semplice e quindi più economico rispetto a quelli tradizionali e inoltre si ha anche la possibilità di produrre nello stesso impianto, grazie ai diversi tipi catalizzatori, polimeri con caratteristiche anche molto diverse, per poter soddisfare un'ampia parte di mercato.
Infatti, sul mercato sono disponibili vari tipi di omopolimero (polipropilene), copolimeri eterofasici antiurto e copolimeri random; questi possono al loro volta essere additivati con materiali di riempimento o con degli stabilizzanti.
L’utilizzo maggiore è nello stampaggio ad iniezione, si ottengono soprattutto manufatti per parti di automobili e per la casa. Con lo stampaggio per soffiaggio si fanno bottiglie e flaconi. Può essere filato in fibre per tessuti.

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