پلیمرشدن اتیلن با استفاده از کاتالیزور α- دی‌ایمین نیکل

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

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

2 مشهد، دانشگاه فردوسی، دانشکده علوم پایه، بخش شیمی، صندوق پستی ۱۴۳۶

3 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سروستان، دانشکده شیمی، صندوق پستی ۱۷۳-۷۳۴۵۱

چکیده

در سال‌های اخیر کاتالیزورهای فرامتالوسن بر پایه فلزات واسطه انتهایی جدول تناوبی مانند، نیکل، آهن، کبالت، پالادیم، پلاتین رشد چشمگیری در پژوهش‌های صنعت پلی‌اولفین داشته‌اند. این فلزات با لیگاندهای مناسب فعالیت و ویژگی‌های خاصی را در زمینه تولید پلی‌اولفین‌ها نشان داده‌اند. کاتالیزورهای بر پایه لیگاندهای حجیم بیس ایمین معمولاً بسته به نوع ساختار لیگاند و گروه‌های قرار گرفته در ناحیه ارتو لیگاند آریلی آنها رفتار بسیار جالبی را نشان می‌دهند.هرچه این گروه‌های قرار گرفته در ناحیه ارتو حجیم‌تر باشند، احتمال انجام واکنش‌های حذف هیدروژن β کمتر می‌شود. در این پژوهش، ابتدا لیگاند ۴،۱- بیس(۶،۲- دی‌ایزوپروپیل فنیل) آسه‌نفتن از واکنش ۶،۲- دی‌ایزوپروپیل آنیلین با ترکیب آسه‌نفتن کینون تهیه شد. از واکنش لیگاند سنتز شده با نمک نیکل دی‌برمید، کاتالیزور ۴،۱- بیس(۶،۲- دی‌ایزوپروپیل فنیل) آسه‌نفتن نیکل دی‌برمید تهیه شد. ساختار کاتالیزور به کمک آزمون‌های IR و  NMR شناسایی شد. سپس، ازکاتالیزور تهیه شده برای پلیمرشدن اتیلن استفاده شد. عوامل مختلفی مانند دمای پلیمرشدن، نسبت کمک‌کاتالیزور به کاتالیزور و فشار گاز اتیلن در پلیمرشدن مطالعه شد. یکی از روش طراحی آزمون (Box Behnken) برای به حداقل رساندن تعداد آزمون‌ها استفاده شد. بیشترین فعالیت کاتالیزور kgPE/molNih ۱۴۲۰ در فشار ۵ اتمسفر از مونومر اتیلن،‌ ۱۰۰۰ = [Al]/[Ni] و دمای پلیمرشدن  ۲۵ درجه سلسیوس به‌دست آمد.  برخی از پلیمرهای  سنتز شده  به کمک روش‌های DSC و CNMR شناسایی شدند. بررسی‌ها وجود شاخه‌های متیل فراوان را در ساختار برخی از پلی‌اتیلن‌های تهیه شده نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Polymerization of Ethylene Using α-Diimine Nickel Catalyst

نویسندگان [English]

  • Hassan Arabi1 1
  • Matin Ghafari 1
  • Gholamhossein Zohuri 2
  • Saman Damavandi 3
  • Saeid Ahmadjo 1
1 Catalyst Group, Faculty of Polymerization Engineering, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
2 Department of Chemistry, Faculty of Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, P.O. Box: 1436, Mashhad, Iran
3 Sarvestan Branch, Islamic Azad University, P.O. Box: 73451-173, Saverstan, Iran
چکیده [English]

The late transition metal catalysts based on end group of transition metals in the periodic table like Ni, Fe, Co, Pd, Pt were developed rapidly in polyolefin industrial productions. These metals with suitable ligands exhibited specific properties and appropriate activities in the production of polyolefins. These catalysts based on bulky bisimine ligands usually depend on the structures of the ligands and the ortho group position on the aryl ligands show very interesting behaviors in olefin polymerization. When these groups, located in the ortho positions of aryl ligands, become larger, it would have lesser chance in leading to β hydrogen elimination reactions. The ligand 1,4-bis (2,6-diisopropyl phenyl) acenaphthene was synthesized by reaction of 2,6- diisopropyl aniline and acenaphthene quinone. The synthesized ligand was then added on nickel (II) dibromide salt that produced the 1,4-bis(2,6-diisopropyl phenyl) acenaphthene nickel (II) dibromide catalyst. The structure of the catalyst was fully characterized by IR, NMR techniques. Ethylene polymerization was performed using the prepared catalyst and the effects of parameters such as, polymerization temperature, cocatalyst, to catalyst molar ratio and monomer pressure, were investigated. One of experimental design methods (Box Behnken) was used to minimize the number of tests. The highest activity of catalyst [1420 kgPE/molNih] was obtained at monomer pressure 5 atm, [Al]:[Ni] = 1000 and polymerization temperature of 25°C. Some of the produced polymers were characterized by DSC and 13CNMR. The branched structures with higher methyl branch contents were observed in some polyethylene products.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Late transition metal catalyst
  • α-diimine nickel catalyst
  • Ethylene polymerization
  • branched polyethylene
  • experiment design