سنتز کاتالیزور متالوسن برای ترپلیمرشدن اتیلن، پروپیلن و دی‌ان

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده مهندسی پلیمریزاسیون، کاتالیست، صندوق پستی ۱۱۲-۱۴۹۷۵

2 مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده علوم، گروه شیمی، صندوق پستی ۱۴۳۶

چکیده

کاتالیزور متالوسن (Ind)2ZrCl2 به روش اصلاح شده‌ای در دمای محیط سنتز شد، سپس، با استفاده از آن ترپلیمرشدن اتیلن و پروپیلن و دی‌ان در شرایط مختلف ترپلیمرشدن مانند نسبت‌های متفاوت خوراک مونومرها، نسبت کمک‌کاتالیزور و دمای پلیمرشدن انجام شد. بیشترین فعالیت ترپلیمرشدن کاتالیزور در حدود kg EPDM.mol-1.Zr-1.h-1 1700 در فشار ۴ بار، دمای پلیمرشدن ۶۰ درجه سلسیوس نسبت خوراک مونومرها  (۳۳/۶۷ E/P ) به‌دست آمد. تغییرات فعالیت کاتالیزور نسبت به تغییرات غلظت کمک‌کاتالیزور و دمای پلیمرشدن از نوع زنگوله‌ای بود. وزن مولکولی متوسط گرانروی پلیمرها با افزایش فشار کل در نسبت‌های خوراک متفاوت افزایش یافت. از طرف دیگر، وزن مولکولی متوسط گرانروی پلیمرها در نسبت‌های زیاد از نسبت [Al]/[Zr] و با افزایش دمای پلیمرشدن کاهش یافت. افزایش در غلظت مونومرهای پروپیلن و دی‌ان در نسبت خوراک مونومرها سبب کاهش فعالیت کاتالیزورو وزن مولکولی متوسط گرانروی شد. مقادیر نسبت سرعت بیشینه به سرعت در انتهای واکنش (DI)  برای این نوع کاتالیزور در حالت‌های مختلف از ترپلیمرشدن نسبتا زیاد بود که بیانگر سینتیک تخریبی برای پلیمرشدن با این کاتالیزور متالوسن است. افزایش مقدار [Al]/[Zr] تا مقدار ۵۰۰  سبب افزایش در مقادیر اتیلن و دی‌ان (%ENB) وارد شده در ترپلیمر نهایی شد. درحالی که افزایش دمای پلیمرشدن ، افزایش غلظت مونومر دی‌ان و مونومر پروپیلن در نسبت‌های خوراک سبب کاهش در مقدار اتیلن و افزایش در مقدار دی‌ان (%ENB) وارد شده در زنجیر ترپلیمر شد. دمای شیشه‌ای ترپلیمرهای تولید شده در محدوده  ۶۵- تا ۵۲ درجه سلسیوس  بود. مطالعات ریزساختار برخی از ترپلیمرها تمایل  برای تشکیل ساختار دسته‌ای در زنجیر  ترپلیمر را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of Metallocene Catalyst for Terpolymerization of Ethylene, Propylene and Diene

نویسندگان [English]

  • S.M.M. Mortazavi 1
  • S. Ahmadjo 1
  • M. Nekoomanesh 1
  • A. Arabi 1
  • Gholamhossein Zohuri 2
1 Iran Polymer and Petrochemical Institute, P. O. Box: 14975-112, Tehran, Iran,
2 Chemistry Group, Department of Science, Ferdowsi University of Mashad, P.O. Box: 1436, Mashad, Iran
چکیده [English]

The bis(indenyl) zirconium dichloride catalyst was synthesized by a modified method at room temperature. Terpolymerization of ethylene, propylene and diene monomers were carried out using this metallocene catalyst under different conditions of different feed ratios of monomers, co-catalyst/catalyst ratios and polymerization temperatures. Methylaluminoxane (MAO) was used as a co-catalyst. The highest activity of catalyst was obtained at total pressure 4 bar, co-catalyst/catalyst ratio [Al]/[Zr]=600, polymerization temperature 60°C and E/P=67:33 and momomer feed ratio of 1700 kgEPDM/molZrh. The activity of catalyst showed bell-shaped behaviors versus co-catalyst/catalyst ratio ([Al]/[Zr]) and polymerization temperatures. The viscosity-average molecular weight (Mv) of terpolymers increased with increasing total pressure at different feed ratios of monomers. However, the viscosity-average molecular weight of terpolymers decreased at higher co-catalyst/catalyst ratios ([Al]/[Zr]) and higher polymerization temperatures. The increases in propylene and diene monomers in the feed ratios decreased the catalyst activity and viscosity-average molecular weight of terpolymers. The ratio of maximum average rate of terpolymerization to an average rate of terpolymerization at the end of the polymerization (DI) for different terpolymerization conditions was relatively high; an indication of the decay kinetics for this type of metallocene catalyst. Increasing the co-catalyst/catalyst ratio up to [Al]/[Zr] = 500 increased the Et% and ENB% in the final obtained polymers. However, increasing the polymerization temperature, diene and propylene concentrations in the feed ratio decreased the Et% and increased the ENB% contents in the final obtained polymers. Tg of the final terpolymers was between -64 and -52°C. The study on microstructures of some polymer revealed block type of chain microstructures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • metallocene
  • teropolymerization
  • Homogeneous catalyst
  • EPDM
  • elastome