Authors:	Naundorf, Corinna
Title:	Latexpartikel als Trägermaterialien in der durch Postmetallocene katalysierten Ethenpolymerisation
Online publication date:	26-Feb-2007
Year of first publication:	2007
Language:	german
Abstract:	Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Immobilisierung von Postmetallocenen auf einem organischen Trägermaterial für die heterogene Ethenpolymerisation. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich mit nukleophilen Gruppen funktionalisierte Latexpartikel als Trägermaterial für empfindliche Bis(phenoxyimin)titankatalysatoren eignen. Durch geschickte Kombination aus Trägermaterial, Katalysator und Cokatalysator wurde ein Katalysatorsysteme erhalten, das ultrahochmolekulares Polyethylen mit einem Molekulargewicht Mw von bis zu 7.000.000 g/mol (GPC, PS-Standard) bei einer enger Molekulargewichtsverteilung von weniger als 3 erzeugt. Die erhaltenen Produktivitäten erreichten dabei die Anforderungen an industriellen Katalysatorsystemen. Erstaunlich war, dass nukleophile Gruppen auf den Latexpartikeln, die dafür bekannt sind, dass sie den Katalysator deaktivieren können, ein wichtige Schutzfunktion für den Titankatalysator bilden. So konnte gezeigt werden, dass Pyridingruppen auf der Oberfläche der Latexpartikel als Scavenger gegen Trimethylaluminium wirken, welches ansonsten den aktiven Titankomplex zersetzen würde. An ausgewählten Systemen auf der Basis unterschiedlicher Postmetallocene und einem Metallocen für die Ethenpolymerisation wurde durch Anwendung verschiedener Methoden das Polymerisationsverhalten der Latex-geträgerten Katalysatorsysteme untersucht. Eine Methode war die so genannte Videomikroskopie, bei der in Gasphase Ethen polymerisiert wird und so das Wachstumsverhalten der Katalysatorpartikel analysiert werden kann. In Kombination mit einer kinetischen Kontrolle des Monomerumsatzes in Suspensionspolymerisation, konnte gezeigt werden, dass die auf Latexpartikel geträgerten Katalysatorsysteme ein anderes Polymerisationsverhalten besitzen wie in der Literatur beschriebene Silica-geträgerte Katalysatoren. Dies kann auf die unterschiedliche Beschaffenheit des Trägermaterials zurückgeführt werden. Während das harte Silica-Material Monomer nur in den Poren aufnimmt und so rasch nach Beginn der Polymerisation in eine diffusionskontrollierte Polymerisation übergeht, quillt das organische Trägermaterial mit dem Monomeren an und kann den aktiven Katalysator damit bedienen bis weiteres Monomer von außen in das Katalysatorpartikel nach diffundiert ist. Durch die weiche Beschaffenheit der organischen Latexpartikel kann das entstehende Polymer das Katalysatorpartikel außerdem leicht auseinandertreiben werden. Die Polymerisation kann so im ganzen Katalysatorpartikel beginnen, während das Silica-Trägermaterial nur langsam von außen nach innen fragmentieren kann. By immobilization of postmetallocenes on an organic supporting material for heterogeneous ethylene polymerization it was shown that functionalized latex particles with nucleophilic groups on the surface are suitable as carrier for sensitive bis(phenoxyimine)titanium catalysts. By a selective combination of supporting material, catalyst and cocatalyst, a catalyst system was received which produced ultra high molecular weight polyethylene with a narrow molecular weight distribution of less than 3. The obtained productivity reached requirements for an industrial application. It was astonishing that the nucleophilic groups on the surface of the latex particles which are known to deactivate the active complex functioned as a protection system for the titanium catalyst. Therefore, it was shown that pyridine groups act as scavenger against trimethylaluminum which would otherwise decompose the complex. With selected systems based on postmetallocenes and metallocenes for ethylene polymerization, the polymerization behaviour of latex-supported catalysts was studied by different methods. One method was the so-called video microscopy where ethylene is polymerized in gas phase and the growth of the catalyst particles is analyzed. In combination with kinetic control of monomer consumption in suspension polymerization, it was shown that latex-supported catalysts have different polymerization behaviour than sililca-supported catalysts which are described in literature. This can be explained by the different composition of the supporting material. The hard silica adsorbs the monomer only in its pores and therefore polymerization is rather fast controlled by diffusion of the monomer into the material. The organic latex particles swell with monomer at the beginning of the polymerization and can serve as a reservoir of monomer for the active catalyst until fresh monomer is diffused from outside into the material. Because of the soft composition of the latex particles, the generated polymer easily breaks the catalyst particle and polymerization starts on the outside and the inside of the particle. The hard silica material can only be fragmented from the outside to the inside by the polymer.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-937
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-12722
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen