An experimental study on the early stages of gas‐phase olefin polymerizations using supported Ziegler–Natta and metallocene catalysts

Abstract

The initial stages of gas‐phase polymerizations of propylene and ethylene are analyzed using a fixed bed stopped flow reactor. The very early development of particle morphology and polymer properties is analyzed for three different commercial catalyst systems: MgCl2‐ and SiO2‐supported Ziegler–Natta and SiO2‐supported metallocene. It is shown that, depending on the operating conditions, distinct nonuniform catalyst fragmentation patterns can develop, confirming different scenarios described by published fragmentation models. In addition, it is shown that the molecular weight distributions and polymer yields obtained during the very early stages of the polymerization suggest the existence of significant temperature gradients inside the growing polymer particles. Finally, it is shown that the ratio of catalyst to glass beads in the bed can have a pronounced effect on the evolution of the polymerization reaction. This can be interpreted in terms of the significant temperature difference between the polymer particles and the gaseous monomer stream. POLYM. ENG. SCI., 2011. © 2010 Society of Plastics Engineers

Uma revisão sobre polimerização de olefinas usando catalisadores Ziegler-Natta heterogêneos

“…Entretanto, dois problemas principais surgem como função da elevada atividade dos catalisadores [57,58] : i) o primeiro deles é a elevação de temperatura intrapartícula, devido a restrições nos mecanismos de transferência de calor e massa, com consequente risco de instabilidade térmica e descontrole de temperatura no reator [59] : ii) o segundo diz respeito à fragmentação descontrolada da partícula de catalisador, que pode conduzir à formação de partículas de polímero com morfologia irregular. Apesar de ocorrerem nos instantes iniciais da reação, tais fenômenos comprometem o andamento do processo de polimerização.…”

“…A prepolimerização pode aumentar a área específica da partícula sem risco de descontrole de temperatura, uma vez que as reações são conduzidas Figura 2. Influência da etapa de prepolimerização sobre a morfologia do polímero [59] . a,c) Catalisador de Ti/MgCl 2 ; b,d) Copolímero de Propeno / 1-Buteno obtido em polimerização em fase gasosa e em massa, respectivamente.…”

“…Como vantagem adicional, o SSR favorece a avaliação de polimerizações (apresentando características de polimerização quasi-viva) conduzidas em condições industriais de pressão e temperatura, requerendo quantidades reduzidas de monômero. Além disso, as partículas são recuperadas intactas, contribuindo para a análise de suas estruturas e morfologias [106][107][108] . As Figuras 3 e 4 mostram a morfologia de partículas de polietileno obtidas em polimerizações realizadas no SSR com catalisadores de Ziegler-Natta suportados em sílica e em cloreto de magnésio.…”

Effect of fragment size distribution on reaction rate and molecular weight distribution in heterogeneous olefin polymerization

“…Machado et al [25] have analyzed the very early development of particle morphology and polymer properties for three different Ziegler-Natta and supported metallocene commercial catalyst systems using stopped flow reactor. It is declared that, depending on the operating conditions, distinct non-uniform catalyst fragmentation patterns can develop.…”

Melamine-Formaldehyde-Supported Titanium-Based Heterogeneous Ziegler-Natta Catalyst for Ethylene Polymerization in Slurry Process

“…Polyolefins (PO) such as polyethylene (PE) and poly(propylene) (PP) are well recognized as economically attractive and environmentally friendly commodity polymeric materials due to their excellent mechanical, chemical, and physiochemical properties and account for more than half of the annual worldwide polymer consumption of approximately 200,000,000 metric tons [1,6]. Amongst polyolefins, polyethylene (PE) is the fastest-growing versatile plastic material and its worldwide production is 65 million tons per year for now and is predicted to rise incessantly [7,9].…”