Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в мире производится более 100 млн. тонн/год полиолефинов, причем ежегодно объемы производства этих полимеров увеличиваются. Большая часть полиолефинов (полипропилена (ПП), полиэтилена (ПЭ) и сополимеров этилена с а-олефинами (СЭО)) производится с использованием высокоактивных катализаторов Циглера-Натта, содержащих в своем составе хлориды титана, нанесенные на магнийсодержащий носитель (нанесенные титан-магниевые катализаторы (ТМК)), в сочетании с алюминийорганическим сокатализатором (АОС). При производстве ПЭ и СЭО с использованием нанесенных катализаторов наиболее важными задачами являются поиск методов регулирования молекулярной структуры получаемых полимеров: молекулярно-массового распределения (ММР), состава и однородности сополимеров. В этой связи важным направлением исследований в области каталитической полимеризации является поиск связей между составом катализатора, условиями полимеризации и молекулярно-массовыми характеристиками, составом и однородностью получаемых полимеров.
Цель настоящей работы состоит в исследовании взаимосвязи между составом современных высокоактивных нанесенных катализаторов Циглера-Натта, условиями полимеризации и молекулярной структурой получаемых ПЭ и СЭО.
Задачи исследования. Исследовать влияние состава катализатора на молекулярную структуру получаемого ПЭ. Изучить влияние условий полимеризации (времени реакции, концентрации сокатализатора и мономера, переносчиков цепи) на молекулярную структуру получаемого ПЭ. Получить данные о влиянии состава катализатора и условий полимеризации на молекулярную структуру (молекулярно-массовые характеристики, состав и распределение разветвлений) СЭО, полученных на катализаторах различного состава.
Научная новизна. В настоящей работе с использованием современных аналитических методов получены новые данные о молекулярно-массовых характеристиках ПЭ и СЭО, составе и композиционной неоднородности СЭО и связи этих характеристик с образованием различных групп активных центров (АЦ) нанесенных катализаторов Циглера-Натта.
1. Впервые получены данные о влиянии состава титан-магниевых катализаторов (при широком варьировании их состава) на молекулярно-массо-
вые характеристики получаемого полиэтилена и неоднородность активных центров катализатора.
-
Впервые получены количественные данные о влиянии условий полимеризации (времени реакции, концентраций сокатализатора и мономера) на молекулярно-массовые характеристики полиэтилена, полученного в отсутствие водорода на титан-магниевом катализаторе.
-
Получены количественные данные о влиянии сомономеров на молекулярную структуру сополимеров и впервые установлен характер неоднородности активных центров катализатора относительно реакции переноса цепи с а-олефинами.
-
Получены данные о влиянии состава катализатора и условий полимеризации на состав и неоднородность (распределение разветвлений) получаемых сополимеров этилена с а-олефинами.
Практическая значимость. Изученные закономерности изменения молекулярной структуры получаемых ПЭ и СЭО в зависимости от состава катализатора и условий полимеризации позволяют разработать подходы для целенаправленного регулирования свойств получаемых полимеров.
На защиту выносятся:
-
Результаты исследования влияния состава титан-магниевых катализаторов (при широком варьировании их состава) на молекулярную структуру получаемого полиэтилена и неоднородность активных центров катализатора.
-
Результаты исследования влияния условий полимеризации на молекулярную структуру полиэтилена, полученного в отсутствие водорода на титан-магниевом катализаторе.
-
Результаты исследования влияния сомономеров на молекулярную структуру сополимеров и характер неоднородности активных центров катализатора относительно реакции переноса цепи с а-олефинами.
-
Результаты исследования влияния состава катализатора и условий полимеризации на молекулярную структуру получаемых сополимеров этилена с а-олефинами.
Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на всероссийских и международных конференциях: «Современное состояние и тенденции развития металлоорганического
катализа полимеризации олефинов» (Черноголовка, Россия, 2008); 2 International Conference Poly olefin Characterization (Valencia, Spain, 2008); VIII International Conference «Mechanisms of catalytic reactions» (Novosibirsk, Russia, 2009); VIII Международная конференция молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений - V Кирпичниковские чтения» (Казань, 2009); IV Семинар «Молекулярный дизайн катализаторов и катализ в процессах переработки углеводородов и полимеризации» (Листвянка, Россия, 2010); 7th Ziegler-Natta LSP/JAIST International Colloquium (Sorrento, Italy, 2010); POLYOR (Opole, Poland, 2011); 4th Asian Polyolefin Workshop (APO2011) (Bangkok, Thailand, 2011); 9th IUPAC International Conference on Advanced Polymers via Macromolecular Engineering (АРМЕ 2011) (Cappadocia, Turkey, 2011).
Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке задач, решаемых в рамках диссертационной работы, самостоятельно проводил основные эксперименты, обработку экспериментальных данных, принимал участие в интерпретации полученных результатов.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей в рецензируемых российских и зарубежных научных журналах и 9 тезисов докладов конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 150 страницах и включает 59 рисунков и 45 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 185 наименований.
