Жаңа полимер катализаторлары: полиэтилен, полипропилен өндірісіндегі маңызды жаңалықтар. 50 мың патенттік өтінім – өнеркәсіптік өндірістің дамуын көрсетеді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Пластмассаны өнеркәсіптік өндіруге арналған катализатор
Catalyst for the industrial production of plastics
Металлоценнен кейінгі катализатор – олефиндерді полимерлеуге, яғни ең көп таралған пластмасса түрлерін өнеркәсіптік өндіруге қолданылатын катализатордың бір түрі. "Постметаллоцен" термині металлоцендерге жатпайтын гомогенді катализаторлар класын білдіреді. Полиэтилен, полипропилен және оларға ұқсас сополимерлерге зор сұраныс болғандықтан, бұл салаға көп көңіл бөлінуде. АҚШ-та 1991-2007 жылдар аралығында полиэтилен мен полипропиленге қатысты 50 000 патент тіркелгені жаңа процестерге деген үлкен қызығушылықты көрсетеді. Металлоцен катализаторлары – біртекті бір орындық жүйелер, яғни ерітіндіде бірдей катализатор болады. Ал, коммерциялық маңызы бар Зиглер-Натта гетерогенді катализаторларында катализдік орындардың әртүрлі таралуы байқалады. Бір орындық катализаторлардың катализдік қасиеттерін лигандты өзгерту арқылы реттеуге болады. Алғашқыда лигандты өзгертулер әртүрлі циклопентадиенил туындыларына бағытталған, бірақ жоғары өнімділіктегі скрининг арқылы одан да көп түрлілік ашылды. Бұл постметаллоценді катализаторлар көбінесе пиридин және амидо (R2N−) тобын қамтитын хелаттаушы лигандтарды қолданады. Бұл лигандтар стерикалық және электрондық қасиеттеріне қарай кең ассортиментте қол жетімді. Мұндай постметаллоценді катализаторлар тізбектік ауыстыру полимерлеуін жүзеге асыруға мүмкіндік берді.
A post metallocene catalyst is a kind of catalyst for the polymerization of olefins, i. e., the industrial production of some of the most common plastics. "Post metallocene" refers to a class of homogeneous catalysts that are not metallocenes. This area has attracted much attention because the market for polyethylene, polypropylene, and related copolymers is large. There is a corresponding intense market for new processes as indicated by the fact that, in the US alone, 50,000 patents were issued between 1991 2007 on polyethylene and polypropylene. Metallocene catalysts are homogeneous single site systems, implying that a uniform catalyst is present in the solution. In contrast, commercially important Ziegler Natta heterogeneous catalysts contain a distribution of catalytic sites. The catalytic properties of single site catalysts can be controlled by modification of the ligand. Initially ligand modifications focused on various cyclopentadienyl derivatives, but great diversity was uncovered through high throughput screening. These post metallocene catalysts employ a range of chelating ligands, often including pyridine and amido (R2N−). These ligands are available in great diversity with respect to their steric and electronic properties. Such postmetallocene catalysts enabled the introduction of Chain shuttling polymerization.
Келесі түрдегі металдар негізіндегі катализаторлар
Этиленнің полярлы мономерлермен кополимерленуі кеңінен зерттелді. Ерте металдардың жоғары оксофилділігі олардың осы қолданыста пайдалануына кедеріс келтірді. Полярлы комономерлерді кополимерлеуге жасалған тыраштандырулар, Shell Higher Olefin процесінің жетістігіне ұқсас никель және палладий негізіндегі катализаторларға әкелді. Типикалық постметаллоценді катализаторлар көлемді, бейтарап, альфа-димин лигандтарымен сипатталады. Eastman осыған байланысты Gavilan технологиясын коммерцияландырды. Бұл кешендер этиленді гомополимерлендіру арқылы жоғары тығыздықты полиэтиленнен бастап, көмірсутек пластомерлері мен эластомерлеріне дейін әртүрлі құрылымдарға катализдейді, бұл процесс "тізбек бойымен қозғалыс" механизмі арқылы жүзеге асырылады. Альфа-диминнің көлемділігін өзгерту арқылы осы жүйелердің өнімдерінің таралуын дәстүрлі никель(II) олиго/полимерлеу катализаторлары арқылы алынатын көмірсутек майларына (альфа-олефиндерге) ұқсас етіп "реттеуге" болады. Металлоцендерден өзгеше, олар этиленді метил акрилат сияқты полярлы комономерлермен кездейсоқ кополимерлендіре алады. Катализаторлардың екінші класы сален лигандтарына ұқсас моноаниондық бидентатты лигандтарға ие. және DuPont. Көлемді бис-имин лигандтарының тұжырымы темір кешендеріне дейін кеңейтілді. Катализаторлар сондай-ақ жаңа полипропилен құрылымдарын да өндіре алады. Қолданылған күш-жігерге қарамастан, полярлы мономерлерді кополимерлеу үшін небары бірнеше катализатор сәтті коммерцияландырылды.
The copolymerization of ethylene with polar monomers has been heavily studied. The high oxophilicity of the early metals precluded their use in this application. Efforts to copolymerize polar comonomers led to catalysts based upon nickel and palladium, inspired by the success of the Shell Higher Olefin Process. Typical post metallocene catalysts feature bulky, neutral, alpha diimine ligands. Eastman commercialized the related Gavilan technology. These complexes catalyze the homopolymerize ethylene to a variety of structures that range from high density polyethylene through hydrocarbon plastomers and elastomers by a mechanism referred to as “chain walking”. By modifying the bulk of the alpha diimine, the product distribution of these systems can be 'tuned' to consist of hydrocarbon oils (alpha olefins), similar to those produced by more tradition nickel(II) oligo/polymerization catalysts. As opposed to metallocenes, they can also randomly copolymerize ethylene with polar comonomers such as methyl acrylate. A second class of catalysts feature mono anionic bidentate ligands related to salen ligands. and DuPont. The concept of bulky bis imine ligands was extended to iron complexes The catalysts can also produce some novel polypropylene structures. Despite intensive efforts, few catalysts have been successfully commercialized for the copolymerization of polar monomers.