Comparison of imidazolium and pyridinium ionic liquids as the media for biphasic ethylene polymerization in the presence of titanocene catalyst

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

Warianty tytułu

PL

Porównanie imidazoliowych i pirydyniowych cieczy jonowych jako środowisk dwufazowej polimeryzacji etylenu prowadzonej wobec katalizatora tytanocenowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Tetrachloroaluminate ionic liquids having 1-n-octyl-3-methylpyridinium [C8-?-mpy]+ [AlCl4]- or 1-n-octyl-4-methylpyridinium cation [C8-?-mpy]+[AlCl4]-, respectively, were investigated in the biphasic ionic liquid/hexane mode ethylene polymerization as media of bis(cyclopentadienyl)titanium(IV)dichloride (Cp2TiCl2) titanocene catalyst activated by AlEtCl2 alkylaluminum compound. The results were compared to those obtained with using 1-n-octyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate ionic liquid ([C8-mim]+[AlCl4]-). It was found that the pyridinium ionic liquids enable to obtain better polyethylene (PE) yields in total than the imidazolium ionic liquids. The best results were obtained using [C8-?-mpy]+[AlCl4]-, in which the alkyl substituents were in para (?) positions at the pyridinium cation. The considerable amount of PE formed in the ionic liquid phase, largely contaminated, was observed at higher activator/catalyst (Al/Ti) molar ratio. It results from the mass transfer limitation through the phases. This obstacle disappears at lower activator/catalyst molar ratio and polyethylene produced is easily transported into the hexane phase. The effects of Al/Ti ratio and polymeryzation time on the total PE yield were also studied. PE obtained in the biphasic ionic liquid/hexane mode reveals molecular characteristics similar to polyethylenes produced in the presence of both homogeneous (low molecular weight) or heterogeneous (broad molecular weight distribution) metallocene catalyst systems. Additionally, it shows some unique features, such as high crystallinity degree and bulk density.

PL

Chloroglinianowe ciecze jonowe z kationem 1-n-oktylo-3-metylopirydyniowym [C8-?-mpy]+[AlCl4]- lub 1-n-oktylo-4-metylopirydyniowym [C8-?-mpy]+[AlCl4]- zastosowano jako jedną z faz w dwufazowej polimeryzacji etylenu w układzie ciecz jonowa/heksan, prowadzonej wobec katalizatora tytanocenowego (Cp2TiCl2) aktywowanego AlEtCl2. Wydajności polimeryzacji i właściwości polimerów otrzymanych z udziałem wymienionych cieczy jonowych porównano z odpowiednimi wielkościami uzyskanymi wcześniej przy udziale cieczy imidazoliowej ([C8-mim]+ [AlCl4]-) (tabele 1 i 2). Stwierdzono, że wprowadzenie do układu pirydyniowych zamiast imidazoliowych cieczy jonowych skutkuje wzrostem całkowitej wydajności procesu, widocznym przede wszystkim w przypadku cieczy z kationem zawierającym podstawniki w pozycji para (?) względem siebie. Jednakże wadą układów pirydyniowa ciecz jonowa/heksan był znaczny udział powstającego polietylenu (PE) w cieczy jonowej. Powoduje to wzrost stopnia jego zanieczyszczenia wynikający z utrudnionego przeniesienia masy przez granicę faz. Korzystny efekt przeniesienia niemal całej ilości powstającego polietylenu z fazy cieczy jonowej do fazy heksanowej występuje jedynie w warunkach małych wartości stosunków molowych aktywator/katalizator (Al/Ti). Zbadano także wpływ stosunku Al/Ti na ogólną wydajność PE. Charakterystyka wybranych właściwości polietylenu otrzymanego w układach dwufazowych tetrachloroglinianowa ciecz jonowa/heksan wykazała, że łączy on cechy polimeru uzyskanego wobec homogenicznych (mały ciężar cząsteczkowy) i heterogenicznych (szeroki rozkład ciężarów cząsteczkowych, duża gęstość nasypowa) układów metalocenowych. Ponadto charakteryzuje go nietypowy dla PE, bardzo wysoki stopień krystaliczności, zwłaszcza w przypadku zastosowania cieczy pirydyniowych (>>90%).

Słowa kluczowe

EN

ethylene polymerization; ionic liquids; metallocene catalyst; biphasic process; polyethylene properties

PL

polimeryzacja etylenu; ciecze jonowe; katalizator metalocenowy; proces dwufazowy; właściwości polietylenu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 54, nr 7-8
• Strony: 501--506
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz.

Twórcy

autor

Ochędzan-Siodłak W.

autor

Dziubek K.

autor

Czaja K.

• University of Opole, Department of Chemistry, ul. Oleska 48,45-052 Opole, Poland,

Bibliografia

• 1. Dupont J., de Souza R. E, Suarez P: Chem. Rev. 2002, 102, 3667.
• 2. Mehnert Ch. P, Cook R. A., Dispenziere N. C., Mozelski E. J.: Polyhedron 2004, 23,2679.
• 3. Picquet M., Poinsot D., Stutzmann S., Tkatchenko L, Tommasai L, Wasserscheid P, Zimmermann J.: Top. Catal. 2004,29,3.
• 4. Olivier-Bourbigou H., Magna L.: J. Mol. Catal. A 2002,182—183,419.
• 5. Parvulescu V., Hardacle C.: Chem. Rev. 2007, 107, 2615.
• 6. Gordon C. M.: Appl Catal. A: General 2001,222,101.
• 7. Pernak J.: Przem. Chem. 2000, 79,150.
• 8. Wilkes J. S.: J. Mol Catal. A 2004,214,11.
• 9. Zhao D., Wu M., Kou Y, Min E.: Catal. Today 2002,74, 157.
• 10. Dayson P: Transition Met. Chem. 2002,27, 353.
• 11. Welton T.: Coord. Chem. Rev. 2004, 248,11.
• 12. Kulkami P. S., Branco L. C., Crespo J. G., Nunes M. Ch., Rajmundo A., Afonio C.: Chem. Eur. J. 2007,15, 8478.
• 13. Huddleston J. G., Yisser A. E., Reichert W. M., Willauer H. D., Broker G. A., Rogers R. D.: Green Chem. 2001,3,156.
• 14. Ngo H. L., Le Compte K., Hargens L., McEwen A. B.: Thermochim. Acta 2000, 357—358, 97.
• 15. Ochędzan-Siodłak W., Sacher-Majewska B.: Eur. Polym.J. 2007,43,3688.
• 16. Ochędzan-Siodłak W., Pawelska P: Polimery 2008, 53,371.
• 17. Ochędzan-Siodłak W., Dziubek K., Siodłak D.: Eur. Polym. J. 2008,44,3608.
• 18. Weisserscheid P, Eichmann M.: Catalysis Today 2001, 66,309.
• 19. Ellis B., Keim W., Wasserscheid P: Chem. Commun. 1999,337.
• 20. Goledzinowski M., Birss V. L: Ind. Eng. Res. 1993, 32, 1795.
• 21. Binnemans K.: Chem. Rev. 2007,107,2592.
• 22. Jain N., Kumar A., Chauhan S., Chauhan S. M. S.: Tetrahedron 2005, 61,1015.
• 23. Chowdhury S., Mohan R. S., Scott J. L.: Tetrahedron 2007, 63, 2363.
• 24. Yasilie C., Pascu M.: "Practical Guide of Polyethylene", Rapra Technology Limited Shawbury 2005, str. 32.
• 25. Soares J. B. P, Kim J. D.: J. Polym. Sci. Chem. 2000,38, 1408.
• 26. Lee B. Y, Oh J. S.: Macromolecules 2000,33,3194.
• 27. Kang K. K., Oh J. K., Jeong Y T., Shiono T, Ikeda T: Macromol. Rapid Commun. 1999, 20, 308.
• 28. Ochędzan-Siodłak W., Nowakowska M.: Eur. Polym. J. 2004,40, 844.
• 29. Razavi A. C. R.: Chemistry 2000,3, 615.