Mgr Anna Pietruszka



Promotor: prof. dr hab. inż. Krystyna Czaja

Kopolimeryzacja etylenu z 1-oktenem z udziałem nośnikowych katalizatorów postmetalocenowych. Wpływ rodzaju centrum metalicznego na aktywność układu katalitycznego i właściwości otrzymanych produktów


Słowa kluczowe: kopolimeryzacja etylenu, katalizator nośnikowy, właściwości kopolimeru

Cele projektu:

W ostatnim czasie prowadzone są intensywne badania nad najnowszą generacją katalizatorów metaloorganicznych, tj. katalizatorów postmetalocenowych, wykorzystywanych w procesach polimeryzacji i kopolimeryzacji olefin. 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 Katedry Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów Wydziału Chemii UO prowadzone są również badania z udziałem najnowszej grupy katalizatorów postmetalocenowych. Dotychczasowe wyniki badań polimeryzacji etylenu 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 różnych właściwościach. Dodatkowo okazało się, że po zakotwiczeniu tych kompleksów na nośniku nastąpiło znaczne zwiększenie aktywności tych układów w procesie polimeryzacji etylenu.

Dotychczasowe nieliczne badania pokazały, że katalizatory postmetaloceowe są aktywne nie tylko w polimeryzacji, ale również w procesie kopolimeryzacji etylenu z wyższymi 1-olefinami [11, 12]. Także w moich wcześniejszych badaniach podjęłam próbę oceny interesujących mnie, wybranych kompleksów z ligandami salenowymi w procesie kopolimeryzacji etylenu z wyższymi olefinami. Badania wskazały, że struktura i właściwości otrzymanych kopolimerów zależą w dużej mierze od warunków prowadzenia reakcji, głównie stężenia komonomeru.

Wiadomo, że w polimeryzacji etylenu rodzaj metalu w kompleksie salenowym ma istotny wpływ na przebieg procesu polimeryzacji etylenu i właściwości otrzymanego polietylenu. W ramach tego projektu postanowiłam sprawdzić, czy w procesie kopolimeryzacji etylenu z 1-oktenem zmiana centrum metalicznego w nośnikowym katalizatorze postmetalocenowym również wpłynie na właściwości katalityczne badanych nośnikowych katalizatorów. Dodatkowo otrzymane wyniki porównam z odpowiednimi wynikami otrzymanymi wobec katalizatora beznośnikowego.


Planowane metody i narzędzia badawcze:

  • synteza i charakterystyka kompleksów katalitycznych w warunkach beztlenowych: technika Schlenka, analiza elementarna, badania strukturalne
  • niskociśnieniowa kopolimeryzacja etylenu z 1-oktenem
  • charakterystyka produktów kopolimeryzacji, w tym spektroskopia IR i NMR, GPC, DSC

Wpływ realizacji projektu na wzrost innowacyjności gospodarki regionu poprzez zintensyfikowanie powiązań między nauką i przemysłem, w tym określenie możliwości zastosowania wyników badań w konkretnym sektorze bądź przedsiębiorstwie

Efektem realizacji projektu, poza pracą doktorską, będą publikacje naukowe i prawdopodobnie zgłoszenie 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 na nośniku przydatnych do kopolimeryzacji etylenu z wyższymi 1-olefinami o potencjalnym znaczeniu przemysłowym.

Literatura:

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, 2001, 66, 63-73.

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

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

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

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

8. I.S. Paulino, U. Schuchardt, Catal. Commun. 2004, 5, 5-7.

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

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

11. P. Lemus, E. Kokko, O. Härkki, R. Leino, H.J.G. Luttikhedde, J.H. Näsman, J.V. Seppälä, Macromolecules, 1999, 32, 3547-3552.

12. J. Huang, B. Lian, Y. Qian, W. Zhou, W. Chen, G. Zheng, Macromolecules, 2002, 35, 4871-4874.





dol