Koordynacyjna (ko)polimeryzacja olefin

• Autorzy: Białek M. , Ochędzan-Siodłak W. , Dziubek K. , Czaja K. , Bosowska K.

Warianty tytułu

EN

Coordination (co)polymerization of olefins

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje podsumowanie wieloletnich prac w zakresie koordynacyjnej polimeryzacji olefin prowadzonych w Katedrze Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów Wydziału Chemii Uniwersytetu Opolskiego. Począwszy od beznośnikowych i zakotwiczonych na oryginalnym nośniku chlorku magnezu z tetrahydrofuranem tytanowych i wanadowych katalizatorów Zieglera-Natty, zespół opolski włączył się w nurt światowych badań nad poszukiwaniem coraz to nowszych układów katalitycznych – bardziej aktywnych i produkujących poliolefiny o różnorodnych, pożądanych właściwościach. Dalsze badania polimeryzacji i kopolimeryzacji etylenu z wyższymi 1-olefinami prowadzono z zastosowaniem różnorodnych beznośnikowych i nośnikowych metalocenowych układów katalitycznych uzyskując z dużą wydajnością odpowiednie polimery i kopolimery. Polietylen o bardzo ciekawych właściwościach, np. niespotykanie wysokim stopniu krystaliczności, uzyskano w toku badań z użyciem cieczy jonowych jako swoistych nośników katalizatorów metalocenowych w dwufazowej polimeryzacji olefin. Obecnie trwają badania nad nową generacją układów katalitycznych, zwanych postmetalocenowymi, w skład których wchodzą kompleksy zawierające rozbudowane wielodonorowe ligandy, np. salenowe, salanowe, fenoksyiminowe i diamino-bis(fenolanowe). Wobec tych układów otrzymuje się homo- i kopolimery olefin o bardzo różnorodnych właściwościach: od ataktycznych produktów polimeryzacji 1-olefin o dużej masie molowej do polietylenu liniowego o bardzo dużej masie molowej typu UHMW czy polietylenu bimodalnego.

EN

The article is a summary of long-term research in field of coordination copolymerization of olefins carried out in the Division of Chemical Technology and Polymer Chemistry at the Faculty of Chemistry of the Opole University. Starting from titanium and vanadium Ziegler-Natta catalysts non-supported and anchored on original support of magnesium chloride with tetrahydrofuran, the Opole group joined the worldwide research trend on search for newer and newer catalytic systems – more active and producing polyolefins of various desired properties. Further studies of polymerization and copolymerization of ethylene with higher 1-olefins were conducted using various non-supported and supported metallocene catalytic systems producing respective polymers and copolymers with high yield. Polyethylene of very interesting properties, e.g. unusually high degree of crystallinity was produced in the course of research involving use of ionic liquids as specific support for metallocene catalysts in two phase polymerization of olefins. Currently, there are studies in progress on new generation of catalytic systems, called post-metallocene catalysts that include complexes bearing multidonor ligands, e.g. salen, salan, phenoxyimine and diaminobis(phenolate) ligands. Use of such systems enables production of olefin homo- and copolymers of wide variety of properties: from high molecular weight atactic products of 1-olefin polymerization to linear high molecular weight polyethylene of ultra of type UHMW and bimodal polyethylene.

Słowa kluczowe

PL

polimeryzacja koordynacyjna; katalizator; poliolefiny; kopolimery; polimeryzacja dwufazowa

EN

coordination polymerization; catalyst; polyolefins; copolymers; two-phase polymerization

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego, ZW CHEMPRESS-SITPChem
• Czasopismo: Chemik
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 68, nr 4
• Strony: 268--279
• Opis fizyczny: Bibliogr. 58 poz.,tabl.,

Twórcy

autor

Białek M.

• Katedra Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów, Wydział Chemii, Uniwersytet Opolski, Opole

autor

Ochędzan-Siodłak W.

• Katedra Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów, Wydział Chemii, Uniwersytet Opolski, Opole

autor

Dziubek K.

• Katedra Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów, Wydział Chemii, Uniwersytet Opolski, Opole

autor

Czaja K.

• Katedra Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów, Wydział Chemii, Uniwersytet Opolski, Opole

autor

Bosowska K.

• Katedra Technologii Chemicznej i Chemii Polimerów, Wydział Chemii, Uniwersytet Opolski, Opole

Bibliografia

• 1. Tworzywa sztuczne – Fakty 2013. Analiza produkcji, zapotrzebowania, oraz odzysku tworzyw sztucznych w Europie, opracowanie Stowarzyszenia Producentów Tworzyw Sztucznych Plastics Europe, http://www.plasticseurope. pl/Document/tworzywa-sztuczne---fakty-2013.aspx?FolID=2
• 2. Böhm L.L.: The ethylene polymerization with Ziegler catalysts: fifty years after the discovery. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 41, 5010–5030.
• 3. Weckhuysen B.M., Schoonheydt R.A.: Olefin polymerization over supported chromium oxide catalysts. Catal. Today 1999, 51, 2, 215–221.
• 4. Barbé P.C., Cecchin G., Noristi L.: The catalytic system Ti-complex/MgCl2. Adv. Polym. Sci. 1986, 81, 1–81.
• 5. Nowakowska M., Bosowska K.: Ethylene polymerization on a high-activity supported catalyst – MgCl2(THF)2/TiCl4/AlEt2Cl. Macromol. Rapid Commun.1992, 193, 4, 889–895.
• 6. Bosowska K., Nowakowska M.: The role for Lewis Base and MgCl2 in third-generation Ziegler-Natta catalysts. J. Appl. Polym. Sci. 1998, 69, 5,1005–1011.
• 7. Nowakowska M.: Studies on the role of electron donor ligands in the Ti-Al-MgCl2 catalyst systems for the polymerization of olefins carried out at the University of Opole. Polimery 1994, 39, 10, 579–584.
• 8. Czaja K., Białek M.: Vanadium-based Ziegler-Natta catalyst supported on MgCl2(THF)2 for ethylene polymerization. Macromol. Rapid Commun. 1996, 17, 4, 253–260.
• 9. Czaja K., Białek M.: Organometallic vanadium-based catalysts for ethylene polymerization. study of the deactivation process. Macromol. Rapid Commun.1998, 19, 3, 163–166.
• 10. Białek M., Czaja K.: Synteza i charakterystyka polietylenu o szczególnie dużym ciężarze cząsteczkowym. Przemysł Chemiczny 1999, 78, 4, 135–136.
• 11. Andreeva I.N., Veselovskaja E.V., Nalivajko E.I.: Sverčvysokomolekularnyj polietylen vysokoj plotnosti. Chimija 1982, Leningrad
• 12. Czaja K., Szczegot K.: Physico-chemical characterization of polyethylenes obtained in the presence of different catalysts containing alkoxy ligands. Polimery 1985, 31, 10, 402–404.
• 13. Czaja K., Nowakowska M., Szczegot K.: 2 Seminarium: Organometallic complexes as catalysts of vinyl compound polymerization, Materiały konferencyjne 1985 Opole, str. 9.
• 14. Czaja K., Dawidowska B.: Pseudożyjąca polimeryzacja etylenu wobec metaloorganicznych kompleksów tytanu z ligandami donorowymi. Polimery 1993, 38, 8–9, 374–379.
• 15. Czaja K., Dawidowska B.: Katalizator syntezy polietylenu o bardzo dużym ciężarze cząsteczkowym (PE-UHMW). Chemik 1994, 47, 12 BIS, 374–377.
• 16. Kashiva N., Imuta J.: Recent progress on olefin polymerization catalysts. Catal. Surv. Japan 1997, 1, 1, 125–142.
• 17. Ittel S. D., Johnson L. K., Brookhart M.: Late-metal catalysts for ethylene homo- and copolymerization. Chem. Rev. 2000, 100, 4, 1169–1203.
• 18. Severn J. R., Chadwick J. C., Duchateau R., Friederichs N.: “Bound but not gagged” -immobilizing single-site α-olefin polymerization catalysts. Chem. Rev. 2005, 105, 11, 4073–4147.
• 19. Hlatky G.G.: Heterogeneous single-site catalysts for olefin polymerization. Chem. Rev. 2000, 100, 4, 1347–1376.
• 20. Białek M., Czaja K., Reszka A.: (Co)polymerization behavior of supported metallocene catalysts. I. Ligand and substituent effect. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2005, 43, 22, 5562–5570.
• 21. Czaja K., Białek M., Utrata A.: Copolymerization of ethylene with 1-hexene over metallocene catalyst supported on complex of magnesium chloride with tetrahydrofuran. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2004, 42, 10, 2512–2519.
• 22. Białek M., Czaja K.: (Co)polymerization behaviour of supported metallocene catalysts. Carrier effect. Macromol. Chem. Phys. 2006, 207, 18, 1651–1660.
• 23. Ochędzan-Siodłak W., Nowakowska M.: Magnesium chloride modified by organoaluminium compounds as a support of zirconocene catalyst for ethylene polymerization. Eur. Polym. J. 2004, 40, 4, 839–846.
• 24. Ochędzan-Siodłak W., Nowakowska M.: Heterogeneous zirconocene catalyst on magnesium support MgCl2(THF)2 modified by AlEt2Cl for ethylene polymerization. Eur. Polym. J. 2005, 41, 5, 941–947.
• 25. Ochędzan-Siodłak W., Nowakowska M.: A new supported zirconocene catalyst for ethylene polymerization. Polimery 1998, 43, 11–12, 747–749.
• 26. Severn J.R., Chadwick J.C.: MAO-free activation of metallocenes and other single-site catalysts for ethylene polymerization using spherical supports based on MgCl2. Macromol. Rapid Commun. 2004, 25, 10, 1024–1028.
• 27. Białek M., Czaja K.: The effect of the comonomer on the copolymerization of ethylene with α-olefins using Ziegler-Natta catalysts supported on MgCl2(THF)2. Polymer 2000, 41, 22, 7899–7904.
• 28. Czaja K., Białek M.: Microstructure of ethylene-1-hexene and ethylene-1-octene copolymers obtained over Ziegler-Natta catalysts supported on MgCl2(THF)2. Polymer 2001, 42, 6, 2289–2297.
• 29. Skotniczny K., Rozpoznawcze badania nad zastosowaniem silseskwioksanów w polimeryzacji olefin. Praca magisterska, Opole 2012.
• 30. Wild L., Ryle T.R., Knobeloch D.C., Preat I.R.: Determination of branching distributions in polyethylene and ethylene copolymers. J. Polym. Sci. Pol. Phys. 1982, 20, 3, 441–455.
• 31. Müller A.J., Hernández Z.H., Arnal M.L., Sánchez J.J.: Successive self-nucleation/annealing (SSA): A novel technique to study molecular segregation during crystallization. Polym. Bull. 1997, 39, 4, 465–472.
• 32. Czaja K., Sacher B., Białek M.: Studies of intermolecular heterogeneity distribution in ethylene/1-hexene copolymers using DSC method. J. Thermal. Anal. Cal. 2002, 67, 3, 547–554.
• 33. Białek M., Czaja K., Sacher-Majewska B.: Studies of structural composition distribution heterogeneity in ethylene/1-hexene copolymers using thermal fractionation technique (SSA). Effect of catalyst structure. Thermochim. Acta 2005, 429, 2, 149–154.
• 34. Białek M., Czaja K., Szydło E.: Transition metal complexes of tetradentate and bidentate Schiff bases as catalysts for ethylene polymerization: Effect of transition metal and cocatalyst. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2009, 47, 2, 565–575.
• 35. Białek M., Czaja K.: Metal salen complexes as ethylene polymerization catalysts – effect of catalytic system composition on its activity and properties of polymerization products. Polimery 2008, 53, 5, 364–370.
• 36. Białek M., Czaja K.: Dichlorovanadium(IV) complexes with salen-type ligands for ethylene polymerization. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2008, 46, 20, 6940–6949.
• 37. Wyniki niepublikowane
• 38. Krasuska A., Białek M., Czaja K.: Ethylene polymerization with FI complexes having novel phenoxy-imine ligands: effect of metal type and complex imobilization. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2011, 49, 7, 1644–1654.
• 39. Białek M.: Effect of catalyst composition on chain-end-group of polyethylene produced by salen-type complexes of titanium, zirconium and vanadium. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2010, 48, 14, 3209–3214.
• 40. Białek M., Czaja K., Pietruszka A.: Ethylene/1-olefin copolymerization behavior of vanadium and titanium complexes bearing salen-type ligand. Polym. Bull. 2013, 70, 5, 1499–1517.
• 41. Białek M., Bisz E.: A comparative study on the polymerization of 1-octene promoted by vanadium and titanium complexes supported by phenoxyimine and salen type ligands. J. Polym. Res. 2013, 20, 164, DOI: 10.1007/s10965–013–0164-y.
• 42. Białek M., Garłowska A., Liboska O.: Chlorotitanium(IV) tetradentate schiffbase complex immobilized on inorganic supports: support type and other factors having effect on ethylene polymerization activity. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2009, 47, 18, 4811–4821.
• 43. Białek M., Pietruszka A.: Titanium(IV) chloride complexes with salen ligands supported on magnesium carrier: synthesis and use in ethylene polymerization. J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 2009, 47, 23, 6693–6703.
• 44. Białek M., Liboska O.: Vanadium complex with tetradentate [O,N,N,O] ligand supported on magnesium type carrier for ethylene homopolymerization and copolymerization. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2010, 48, 2, 471–478.
• 45. Białek M., Pietruszka A.: Ethylenebis(5-chlorosalicylideneiminato)vanadium dichloride immobilized on MgCl2-based supports as a highly effective precursor for ethylene polymerization. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2009, 47, 14, 3480–3489.
• 46. Ochędzan-Siodłak W., Sacher-Majewska B.: Biphasic ethylene polymerization using ionic liquid over a titanocene catalyst activated by an alkyl aluminium compound. Eur. Polym. J. 2007, 43, 8, 3688–3694.
• 47. Ochędzan-Siodłak W., Dziubek K., Siodłak D.: Biphasic ethylene polymerization using 1-n-alkyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate ionic liquid as a medium of the Cp2TiCl2 titanocene catalyst. Eur. Polym. J. 2008, 44, 11, 3608–3614.
• 48. Ochędzan-Siodłak W., Dziubek K., Czaja K.: Comparison of imidazolium and pirydinium ionic liquids as mediums of the titanocene catalyst for biphasic ethylene polymerization. Polimery 2009, 54, 7–8, 501–506.
• 49. Ochędzan-Siodłak W., Dziubek K., Czaja K.: Effect of immobilization of titanocene catalyst in aralkyl imidazolium chloroaluminate media on performance of biphasic ethylene polymerization and polyethylene properties. Polym. Bull. 2013, 70, 1, 1–21.
• 50. Ochędzan-Siodłak W., Dziubek K.: Improvement of biphasic polymerization by application of binary ionic liquid mixture. Chem. Eng. Process. 2013, 72, 74–81.
• 51. Ochędzan-Siodłak W.: Ionic liquids in biphasic ethylene polymerization, in: A. Kokorin (ed.) Ionic liquids: applications and perspectives, Intech, Rijeka, 2011, pp 29–44.
• 52. Zgłoszenie patentowe nr P.395396, Polska
• 53. Heurtefeu B., Bouilhac C., Cloutet É., Taton D.A., Deffieux H., Cramail H.: Polymer support of “single-site” catalysts for heterogeneous olefin polymerization. Prog. Polym. Sci. 2011, 36, 1, 89–126.
• 54. Mehnert C.P.: Supported ionic liquid catalysis. Chem. Eur. J. 2005, 11, 1, 50–56.
• 55. Van Doorslaer C., Wahlen J., Mertens P., Binnemans K., De Vos D.: Immobilization of molecular catalysts in supported ionic liquid phases. Dalton Trans. 2010, 39, 36, 8377–8390.
• 56. Zgłoszenie patentowe nr P.402237, Polska
• 57. Sensarma S., Sivaram S.: Polymerization of ethylene using a SiO2–MgCl2 supported bis(cyclopentadienyl)zirconium(IV) or titanium(IV) dichloride catalyst. Polym. Int. 2002, 51, 5, 417–423.
• 58. Ihm S.-K., Chu K.-J., Yim J.-H.: Molecular weight distribution control with supported metallocene catalysis, in K. Soga, M. Terano (eds) Catalyst design for tailor-made polyolefins, Kodansha Ltd., Tokio, 1994, pp. 299–306.