Metal salen complexes as ethylene polymerization catalysts - effect of catalytic system composition on its activity and properties of polymerization products

• Autorzy: Białek M. , Czaja K.

Warianty tytułu

PL

Salenowe kompleksy metali jako katalizatory polimeryzacji etylenu - wpływ składu katalizatora na jego aktywność i na właściwości produktów polimeryzacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The series of salen-type complexes differing in the metal center (M=Ti, Zr, V) and in the coordination spheres (different substituent at salen ligands) after activation with methylalumoxane (MAO) or Et2AlCl were studied as catalytic systems in ethylene polymerization. The vanadium and titanium complexes were found to be more active in combination with alkylaluminum compound (Et2AlCl) then with MAO, while zirconium complex was active only in combination with MAO. The activity of complexes activated by Et2AlCl decreases in the order V>Ti>>Zr?0, and when MAO is used as the cocatalyst the activity changes the order: Ti>Zr>V. The substituent type in the salen ligand also affects the catalyst activity; the best results were obtained for the catalyst having Cl or Br as substituents. The type of substituent has no significant effect on polyethylene properties, while the type of cocatalyst and the type of metallic centre play here the essential role. The salen titanium complexes in combination with Et2AlCl usually produce low molecular weight polyethylene with narrow polydispersity, also accompanied by oligomers. Other catalytic systems give linear high molecular weight polyethylene (Mw=200 000-700 000).

PL

Zsyntetyzowano i zastosowano [po aktywacji metyloaluminoksanem (MAO) lub Et2AlCl] w charakterze katalizatorów niskociśnieniowej polimeryzacji etylenu serię salenowych kompleksów metali przejściowych różniących się rodzajem atomu centralnego (M=Ti, Zr lub V) i budową chemiczną ligandu (schemat A). Stwierdzono, że salenowe kompleksy cyrkonu są aktywne w polimeryzacji jedynie wówczas, gdy aktywator stanowi MAO, natomiast kompleksy tytanu i wanadu są aktywniejsze w przypadku gdy kokatalizatorem jest typowy związek glinoorganiczny - dietylochloroglin. Aktywność kompleksów w układzie z Et2AlCl zmienia się w szeregu V>Ti>>Zr?0, podczas gdy w odniesieniu do kompleksów aktywowanych MAO maleje ona w kolejności Ti>Zr>V (tabela 1). Na efektywność katalizatora wywiera również wpływ rodzaj podstawnika w ligandzie salenowym. Najkorzystniejszymi prekatalizatorami okazały się mianowicie kompleksy zawierające w ligandzie atomy halogenu (Cl, Br) w położeniu para, najmniej pożądana jest zaś obecność dużego, stwarzającego zawady przestrzenne podstawnika (np. grupy t-butylowej) w pozycji orto (rys. 3). Rodzaj podstawnika nie wpływa w istotnym stopniu na właściwości otrzymywanego polietylenu (tabela 2), ważną natomiast rolę odgrywa dobór kokatalizatora i centrum metalicznego. Wobec kompleksów tytanowych aktywowanych Et2AlCl powstaje PE o niewielkim ciężarze cząsteczkowym i wąskim jego rozkładzie; polimeryzacji towarzyszy tworzenie się oligomerów (rys. 2). Pod wpływem pozostałych układów uzyskuje się liniowy polietylen o dużym ciężarze cząsteczkowym (Mw=200 000-700 000) i większej polidyspersyjności (tabele 1 i 2).

Słowa kluczowe

EN

polyethylene; polymerization; post-metallocene catalysts; salen complexes of metals; activity; oligomers

PL

polietylen; polimeryzacja; katalizatory postmetalocenowe; salenowe kompleksy metali; aktywność; oligomery

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 53, nr 5
• Strony: 364--369
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz.

Twórcy

autor

Białek M.

autor

Czaja K.

• Uniwersytet Opolski, Instytut Chemii, ul. Oleska 48, 45-052 Opole,

Bibliografia

• 1. Kumar A., Maura R. A.: J. Mol. Catal. A 2007, 272, 53.
• 2. Xu T.-Q., Gao W., Mu Y., Ye L.: Polyhedron 2007, 26, 3357.
• 3. Ochędzan-Siodłak W., Nowakowska M.: Polimery 2007, 52 184.
• 4. Ochędzan-Siodłak W., Sacher-Majewska B.: Eur. Polym. J. 2007, 43, 3688.
• 5. Tanase S., Katayama K., Yabunouchi N., et al.: J. Mol. Catal. A 2007, 273, 211.
• 6. Białek M., Korach Ł., Czaja K.: Polimery 2007, 52, 889.
• 7. Galli P., Vecellio G.: Prog. Polym. Sci. 2001, 26, 1287.
• 8. Severn J. R., Chadwick J. C., Duchateau R., Friederichs N.: Chem. Rev. 2005, 105, 4073.
• 9. Stolarski L.: Polimery 2005, 50, 894.
• 10. Sęp K. M., Stolarski L.: Polimery 2006, 51, 222.
• 11. Gibson V. C., Spitzmesser S. K.: Chem. Rev. 2003, 103, 283.
• 12. Brookhart M., DeSimone J. M., Grant B. E., Tanner M. J.: Macromolecules 1995, 28, 5378.
• 13. Johnson L. K., Killian C. M., Brookhart M.: J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6414.
• 14. Johnson L. K., Mecking S., Brookhart M.: J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 267.
• 15. Killian C. M., Tempel D. J., Johnson L. K., Brookhart M.: J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11 664.
• 16. Scollard J. D., Mc Conville D. H., Payne N. C., Vital J. J.: Macromolecules 1996, 29, 5241.
• 17. Scollard J. D., Mc Conville D. H.: J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 10 008.
• 18. Small B. L., Brookhart M., Bennet A. M.: J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4049.
• 19. Wang C., Friedrich S. K., Younkin T. R., Li R. T., Grubbs R. H., Bansleben D. A., Day M. W.: Organometallics 1998, 17, 3149.
• 20. Younkin T. R., Coonor E. F., Hendreson J. I., Friedrich S. K., Grubbs R. H., Bansleben D. A.: Science 2000, 287, 460.
• 21. Matsui S., Fujita T.: Catal. Today 2001, 66, 63.
• 22. Matsui S., Mitani M., Saito J. et al.: J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6847.
• 23. Matsui S., Tohi Y., Mitani M., et al.: Chem. Lett. 1999, 1065.
• 24. Mitani M., Furuyama R., Mohri J., et al.: J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4293.
• 25. Mitani M., Mohri J., Yoshida Y., et al.: J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3327.
• 26. Makio H., Kashiwa N., Fujita T.: Adv. Synth. Catal. 2002, 344, 1.
• 27. Ishii S., Saito J., Mitani M., et al.: J. Mol. Catal. A 2002, 179, 11.
• 28. Ittel S. D., Johnson L. K.: Chem. Rev. 2000, 100, 1169.
• 29. Tshuva E. T., Goldberg I., Kol M.: J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10 706.
• 30. Busico V., Cipullo R., Friederich N., Ronca S., Toguru M.: Macromolecules 2003, 36, 3806.
• 31. Repo T., Klinga M., Pietikäinen P., Leskelä M.: Macromolecules 1997, 30, 171.
• 32. Widman G., Riesen R.: w pracy zbiorowej "Thermal Analysis" (red. Huthing A.), Verlag Heidelberg 1987, str. 23.
• 33. Casagrande A. C. A., Gil M. P., Casagrande O. L.: J. Braz. Chem. Soc. 2005, 16, 1283.
• 34. Charoenchaidet S., Chavadej S., Gular E.: J. Mol. Cat. A: Chem. 2002, 185, 167.