Mgr Anna Pietruszka – IV rok studiów



Charakterystyka katalizatorów postmetalocenowych immobilizowanych na nośniku nieorganicznym w kopolimeryzacji etylenu z wyższymi 1-olefinami

Promotor: prof. dr hab. inż. Krystyna Czaja

Słowa kluczowe projektu: katalizatory, nośnik, polimeryzacja i kopolimeryzacja etylenu, właściwości polietylenu


Cele projektu

Choć trwa światowy wyścig nad opracowaniem nowych katalizatorów postmetalocenowych do polimeryzacji i kopolimeryzacji etylenu jednak w ogromnej większości prace te dotyczą katalizatorów homogenicznych [np. 1-5]. Zaledwie kilka z nich odnosi się do katalizatorów nośnikowych [6-10], a tylko takie mogą znaleźć zastosowanie w procesach przemysłowych. Należy również podkreślić, że brak jest w literaturze systematycznych opracowań, które w sposób kompleksowy wyjaśniałyby rolę nośnika w polimeryzacji i kopolimeryzacji olefin z udziałem katalizatorów postmetalocenowych.

W zespole Wydziału Chemii UO prowadzone są również badania z udziałem najnowszej grupy katalizatorów postmetalocenowych. Dotychczasowe wyniki badań z udziałem salenowych kompleksów Ti, V, Zr pokazały, iż w zależności od składu układu katalitycznego i warunków polimeryzacji można otrzymywać produkty o bardzo zróżnicowanej masie molowej (od oligomerów do PE-UHMW) i różnym jej rozkładzie oraz różnym udziale rozgałęzień (od polietylenu liniowego do bardzo rozgałęzionego). Okazuje się jednak, że katalizatory te charakteryzują się niestety małą aktywnością katalityczną w procesach polimeryzacji, uniemożliwiającą ich przemysłową aplikację. Wstępne badania wskazują na znaczne zwiększenie aktywności tych układów poprzez zakotwiczenie kompleksu na odpowiednim nośniku. Z danych literaturowych i naszych dotychczasowych doświadczeń z nośnikowymi katalizatorami metaloorganicznymi wynika ponadto, że zakotwiczenie kompleksu metalu przejściowego na nośniku w istotny i trudny do przewidzenia sposób zmienia właściwości katalityczne układu w stosunku do beznośnikowych odpowiedników, co czyni koniecznym przeprowadzenie badań w tym zakresie.

Na podstawie dotychczasowych wyników badań okazało się, że nośnikowe katalizatory postmetalocenowe są aktywne w procesie polimeryzacji etylenu, a ich aktywność zależy od składu układu katalitycznego (rodzaju nośnika i warunków jego preparacji, struktury kompleksu i rodzaju glinoorganicznego kokatalizatora).

Dlatego celem tego projektu jest sprawdzenie aktywności nowych, nośnikowych układów katalitycznych w procesie kopolimeryzacji etylenu z wyższymi 1-olefinami.

Na podstawie dotychczas przeprowadzonych badań dotyczących stopnia zakotwiczenia salenowych kompleksów wanadu widać nie tylko pozytywny wpływ immobilizacji katalizatora wanadowego na nośniku w postaci chlorku magnezu z tetrahydrofuranem na efektywność procesu polimeryzacji etylenu, ale także wydajność tego procesu zwiększa dodatkowa modyfikacja nośnika związkiem glinoorganicznym. Dlatego postanowiłam sprawdzić czy dodatkowa modyfikacja nośnika związkiem glinoorganicznym będzie zwiększała również wydajność procesu kopolimeryzacji etylenu z wyższymi 1-olefinami.

Literatura cytowana

[1] Artykuły w książce "Beyond Metallocenes. Next-Generation polymerization Catalysts" A.O. Patil, G.G. Hlatky (Eds.), ACS Symposium Series 857, American Chemical Society, Washington, DC, (2003)

[2] Artykuły w książce "Late Transition Metal Polymerization Catalysis" B. Rieger, L. Saunders Baugh, S. Kacker, S. Striegler (Eds.), Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KgaA, Weinheim (2003)

[3] S. Matsui, T. Fujita, Catalysis Today (66), 63-73 (2001)

[4] J.C. Jenkis, M. Brookhart, J. Am. Chem.Soc. (126), 5827-5842 (2004)

[5] T. Hu, L-M. Tag, X-F. Li, Y-S. Li, N-H. Hu, Organometallics (24), 2628-2632 (2005)

[6] J.R. Severn, J.C. Chadwick, V. Van Axel Castelli, Macromolecules 37, 6258-6259 (2004)

[7] Z. Ye, H. Alsyouri, S. Zhu, Y.S. Lin, Polymer 44, 969-980 (2003)

[8] I.S. Paulino, U. Schuchardt, Catalysis Communications 5, 5-7 (2004)

[9] X. Xue, X. Yang, Y. Xiao, Q. Zhang, H. Wang, Polymer 45, 2877-2882 (2004)

[10] Y. Nakayama, H. Bando, Y. Sonobe, T. Fujita, J. Mol. Cat. A: Chem. 213, 141-150 (2004)


Planowane metody i narzędzia badawcze

- synteza i charakterystyka kompleksów katalitycznych w warunkach beztlenowych: technika Schlenka, analiza elementarna, badania strukturalne

- niskociśnieniowa polimeryzacja

- charakterystyka produktów polimeryzacji w tym spektroskopia IR i NMR, GPC, DSC


Innowacyjność oraz przydatność dla rozwoju regionu

Efektem realizacji projektu, poza pracą doktorską, będą publikacje naukowe i zgłoszenia patentowe. Należy podkreślić, że projekt obok niezbędnego dla prac doktorskich celu naukowego ma wyraźnie zarysowany charakter utylitarny. W ramach pracy planuje się bowiem opracowanie nowych i dotąd nie stosowanych aktywnych układów katalitycznych do kopolimeryzacji etylenu z wyższymi 1-olefinami o potencjalnym znaczeniu przemysłowym.




dol