Original title:
Rozpustnost polypropylenu v uhlovodíkových rozpouštědlech
Translated title:
Solubility of polypropylene in hydrocarbon solvents
Authors:
Urbánková, Radka ; Kučera, Jaroslav (referee) ; Kratochvíla, Jan (advisor) Document type: Bachelor's theses
Year:
2010
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Polypropylen, velkoobjemově vyráběný polyolefin, disponuje vynikajícími užitnými vlastnostmi, ekologickou nezávadností, snadnou recyklovatelností a zpracovatelností různými technologickými postupy. Klíčovými strukturními parametry polypropylenu jsou jeho stereoregularita, molekulová hmotnost a její distribuce. V teoretické části této práce byla zpracována literární rešerše, v experimentální části byla hodnocena extrahovatelnost a rozpustnost polypropylenového prášku připraveného na vysoce aktivním Zieglerově-Nattově polymeračním katalyzátoru v různých rozpouštědlech. Extrakce při teplotě normálního bodu varu rozpouštědla (pentan - hexan - cyklohexan - hex-1-en - benzen - heptan - oktan - ethylbenzen) poskytly obsahy extrahovaných podílů rostoucí s teplotou extrakce. Extrakce PP při konstantní teplotě 36°C (bod varu pentanu) za tlaku nasycených par v řadě rozpouštědel (pentan – hexan – heptan – oktan) poskytly přibližně stejný extrahovaný podíl s výjimkou oktanu. Oktan vroucí při teplotě 36°C extrahuje téměř dvojnásobný podíl PP než ostatní rozpouštědla. Příčina tohoto jevu není objasněna. V rámci rozpustnostní metody byl vzorek polypropylenu dokonale rozpuštěn při 140 °C v sérii několika alifatických a aromatických rozpouštědel (pentan - hexan - cyklohexan - hex-1-en - benzen - heptan - oktan - toluen - ethylbenzen - o-xylen - m-xylen - p-xylen - dekalin - chlorbenzen - 1,2-dichlorbenzen), následně po zchlazení roztoku na laboratorní teplotu byly získány a separovány rozpustné a nerozpustné podíly. Použitá rozpouštědla byla hodnocena z hlediska fyzikálních vlastností, sterických a elektronických parametrů jako jsou molekulová hmotnost, hustota, teplota varu, dipólový moment, index lomu a Hildebrandův rozpustnostní parametr. Stereoregularita rozpustných frakcí byla charakterizována metodou vysoce rozlišující 13C NMR, krystalinita metodou DSC a distribuce molekulových hmotností metodou GPC. Na základě tohoto měření byl pozorován jednoznačný trend poklesu rozpustnosti PP s rostoucím Hildebrandovým rozpustnostním parametrem rozpouštědla, což je v souladu s teoretickým očekáváním. Navíc byla prokázána silná korelace rozpustnosti PP s indexem lomu a s hustotou rozpouštědla.
Polypropylene, on a mass-scale produced polyolefin, shows an excellent combination of end-use properties, eco-friendliness, easy recyclability, and a good processability by different technologies. Key structural parameters of polypropylene are its stereoregularity, molecular weight, and its distribution. A theoretical part of this work compiles a bibliographic search and an experimental part deals with extraction and solubility of polypropylene powder prepared on a highly active Ziegler-Natta polymerization catalyst. Extractions at a boiling point temperature of solvents (pentane - hexane - cyclohexane - hex-1-ene - benzene - heptane - octane - ethylbenzene) resulted in a progressive increase of extracted portions with temperature of extraction. Solvents used within this work were characterised by their physical properties, and steric and electronic parameters such as molecular weight, density, boiling point temperature, dipole moment, refractive index, and Hildebrand´s solubility parameter. Extraction PP at a constant temperature 36°C (boiling point of pentane) at a saturated vapour pressure in a series of hydrocarbon solvents (pentane – hexane – heptane – octane) resulted in practically the same results. Boiling octane extractable fraction at a temperature 36°C was nearly 100 % higher than fractions extracted by the other solvents. The origin of this phenomenon has not been revealed. Polypropylene solubility was determined by a complete dissolving the sample at 140°C in a series of aliphatic and aromatic solvents (pentane - hexane - cyclohexane - hex-1-ene - benzene - heptane - octane - toluene - ethylbenzene - o-xylene - m-xylene - p-xylene - decalin - chlorbenzene - 1,2-dichlorbenzene), followed by cooling the solution down to a laboratory temperature, and separating a soluble fraction, and an insoluble one. The stereoregularity of soluble fractions was characterised by a 13C NMR method, the crystallinity by a DSC method, and a molecular weight distribution by a GPC method. As a result, polypropylene solubility decreases with increasing the Hildebrand solubility parameter of the solvent that corresponds with theoretical expectations. Moreover, PP solubility correlates strongly with a refractive index, and a density of solvent.
Keywords:
atactic polypropylene; extraction methods; Hildebrand solubility parameter; Polypropylene; solubility; stereoregularity; ataktický polypropylen; extrakční metody; Hildebrandův rozpustnostní parametr; Polypropylen; rozpustnost; stereoregularita
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/1404
guest ::
