Kern-Schale-Katalysatorsysteme in der Polyolefinpolymerisation

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Synthese eines Katalysatorpartikels, der in der Lage ist, in nur einem Polymerisationsschritt einen Kern-Schale-artigen Produktpartikel herzustellen, bei dem zwei verschiedene Polyolefine jeweils ortsaufgelöst in der Schale bzw. im Kern vorhanden sein sollten. Dabei wurden zwei Grundbedingungen erfüllt: Optimale Trennung der verschiedenen Katalysatordomänen in Kern und Schale; diese Trennung durfte auch bei den in industriellen Polymerisationen herrschenden Reaktionsbedingungen (Druck, Scherkräfte, Temperatur, Lösungsmittel) nicht verloren gehen. Beibehaltung der Aktivität und Spezifität der einzelnen Katalysatoren; dabei muß besonderes Augenmerk auf den Kern gelegt werden, der ggf. durch die aufzutragende Schale nicht ausreichend mit Monomer versorgt wird oder während dem Aufbringen der Schale desaktiviert werden könnte. Die entwickelte Trägerungsroute besticht durch das simple Trägerungsverfahren des Schalenmaterials und des Schalenkatalysators, bedingt durch die Affinität der funktionalisierten Schalenpartikel mit dem Kernkatalysatorsystem. Die entwickelte Trägerungsroute kann industriell mit allen gängigen (Post)Metallocenen sowie (als Kernpartikel) Ziegler-Natta-Systemen anwendbar sein und ist hierdurch sehr flexibel.

The objective of the thesis was the synthesis of a catalyst particle, which is able to produce a core-shell-like product particle, consisting of two different polyolefins, in only one polymerization step. Two main conditions were fulfilled. Optimal separation between the two catalyst domains in the core and the shell. This separation had to persist under industrial polymerization conditions (pressure, temperature, solvents). Perpetuation of an optimal activity and specificity of the single catalysts, e.g. the activity of the catalyst in the core. Diffusion of the monomer to latter could be hindered by the shell material has to be assured. The shell material may deactivate the core catalyst. The advantage of the synthesis route which has been developed is that it is particularly easy to apply, as the shell catalyst support material interacts with the core catalyst system (auto-assembly). The route can be used with all typical industrial catalyst systems.