Reaktorová nukleace polypropylenu

Transkript

1 Reaktorová nukleace polypropylenu 2. mezinárodní chemicko-technologická konference, Mikulov, Dr. Ing. Miroslav Skoumal

2 Obsah: 1) Úvod. 2) Experimentální vybavení. 3) Hledání vhodných nukleačních činidel. 4) Studium reakce s triethylhliníkem. 5) Srovnání reaktorového a extruzního postupu nukleace 6) Závěr

3 Úvod: Princip reaktorové tzv. in situ nukleace polyolefinů: Nukleační činidlo je dávkováno do polymeračního reaktoru jako součást katalytického systému pro polymeraci propylenu. Nukleační činidlo je dispergováno v PP přímo během polymerace. Cílem je dosažení velmi dobré dispergace nukleačního činidla v PP s nižšími náklady ve srovnání s klasickým způsobem dispergace v tavenině při extruze.

4 Experimentální vybavení: 2-litrový výzkumný reaktor Polymerace propylenu v plynné fázi. Polymerační podmínky: 75 C; 2.2 MPa Výtěžek PP: g

5 Experimentální vybavení: 50-litrový čtvrtprovozní reaktor Polymerace propylenu v plynné fázi. Polymerační podmínky: 75 C; 2.2 MPa Výtěžek PP: 2 10 kg

6 Hledání vhodných nukleačníchčinidel pro reaktorovou nukleaci

7 Hledání vhodných nukleačních činidel pro reaktorovou nukleaci Číslo Typ Množství Výtěžek Aktivita Relativní NČ I.T. X.S. Kryst. Pík polym. nukl. činidla NČ PP katalyzátoru Aktivita v PP 21N při 129 C [g] [g] [kg-pp/(mmol-ti*h)] [%] [hm.-%] [g/10min] [hm.-%] [min] REF NA-1 Finntalc M05SL NA-2 Benzoát sodný NA-3 ADK STAB NA NA-4 HPN 20E NA-5 Millad NA-6 Millad NX NA-7 Irgaclear XT NA-9 Rikaclear PC Podmínky polymerace: 2L reaktor, 75 C, 2.2 MPa, 60 min, katalyzátor MgCl 2 /diether/ticl 4, H 2 = 10 mmol, TEA / DIBDMS / Ti = 60 / 1 / 1.

8 Hledání vhodných nukleačních činidel pro reaktorovou nukleaci Číslo Typ Množství Výtěžek Aktivita Relativní NČ I.T. X.S. Kryst. Pík polym. nukl. činidla NČ PP katalyzátoru Aktivita v PP 21N při 129 C [g] [g] [kg-pp/(mmol-ti*h)] [%] [hm.-%] [g/10min] [hm.-%] [min] REF NA-1 Finntalc M05SL NA-2 Benzoát sodný NA-3 ADK STAB NA NA-4 HPN 20E NA-5 Millad NA-6 Millad NX NA-7 Irgaclear XT NA-9 Rikaclear PC Podmínky polymerace: 2L reaktor, 75 C, 2.2 MPa, 60 min, katalyzátor MgCl 2 /diether/ticl 4, H 2 = 10 mmol, TEA / DIBDMS / Ti = 60 / 1 / 1.

9 Hledání vhodných nukleačních činidel pro reaktorovou nukleaci Číslo Typ Množství Výtěžek Aktivita Relativní NČ I.T. X.S. Kryst. Pík polym. nukl. činidla NČ PP katalyzátoru Aktivita v PP 21N při 129 C [g] [g] [kg-pp/(mmol-ti*h)] [%] [hm.-%] [g/10min] [hm.-%] [min] REF NA-1 Finntalc M05SL NA-2 Benzoát sodný NA-3 ADK STAB NA NA-4 HPN 20E NA-5 Millad NA-6 Millad NX NA-7 Irgaclear XT NA-9 Rikaclear PC Podmínky polymerace: 2L reaktor, 75 C, 2.2 MPa, 60 min, katalyzátor MgCl 2 /diether/ticl 4, H 2 = 10 mmol, TEA / DIBDMS / Ti = 60 / 1 / 1.

10 Hledání vhodných nukleačních činidel pro reaktorovou nukleaci Číslo Typ Množství Výtěžek Aktivita Relativní NČ I.T. X.S. Kryst. Pík polym. nukl. činidla NČ PP katalyzátoru Aktivita v PP 21N při 129 C [g] [g] [kg-pp/(mmol-ti*h)] [%] [hm.-%] [g/10min] [hm.-%] [min] REF NA-1 Finntalc M05SL NA-2 Benzoát sodný NA-3 ADK STAB NA NA-4 HPN 20E NA-5 Millad NA-6 Millad NX NA-7 Irgaclear XT NA-9 Rikaclear PC Podmínky polymerace: 2L reaktor, 75 C, 2.2 MPa, 60 min, katalyzátor MgCl 2 /diether/ticl 4, H 2 = 10 mmol, TEA / DIBDMS / Ti = 60 / 1 / 1.

11 Hledání vhodných nukleačních činidel pro reaktorovou nukleaci Číslo Typ Množství Výtěžek Aktivita Relativní NČ I.T. X.S. Kryst. Pík polym. nukl. činidla NČ PP katalyzátoru Aktivita v PP 21N při 129 C [g] [g] [kg-pp/(mmol-ti*h)] [%] [hm.-%] [g/10min] [hm.-%] [min] REF NA-1 Finntalc M05SL NA-2 Benzoát sodný NA-3 ADK STAB NA NA-4 HPN 20E NA-5 Millad NA-6 Millad NX NA-7 Irgaclear XT NA-9 Rikaclear PC Podmínky polymerace: 2L reaktor, 75 C, 2.2 MPa, 60 min, katalyzátor MgCl 2 /diether/ticl 4, H 2 = 10 mmol, TEA / DIBDMS / Ti = 60 / 1 / 1.

12 Hledání vhodných nukleačních činidel pro reaktorovou nukleaci Irgaclear XT-386 α-nukleačníčinidlo a od firmy BASF, účinný clarifier pro PP sloučenina: 1,3,5-tris(2,2- dimetylpropanamido)-benzen Rikaclear PC-1 α-nukleačníčinidlo a od firmy Rika International, účinný clarifier pro PP sloučenina: N,N,N -Tris(2- methylcyclohexyl)-1,2,3- propanetrikarboxamide

13 Reakce nukleačníchčinidel s triethylhliníkem

14 Suspenze nukleačního činidla v n-heptanu + TEA Irgaclear XT-386 Rikaclear PC-1

15 Reakce nukleačních činidel s triethylhliníkem 300 Tlaková změna [mbar] TEA + isopropanol TEA + Rikaclear PC1 TEA + Irgaclear XT Doba interakce [min]

16 Reakce nukleačních činidel s triethylhliníkem + 3 Al(C 2 H 5 ) 3

17 + 3 Al(C 2 H 5 ) C 2 H 6 Reakce nukleačních činidel s triethylhliníkem Vodík z amino skupiny je substituován triethylhliníkem za uvolnění plynného ethanu. Původní struktura nukleačního činidla je obnovena po polymeraci působením polárních sloučenin (např. voda nebo ethanol).

18 Srovnání reaktorového a extruzního postupu nukleace Irgaclear XT-386

19 Srovnání reaktorové a extruzní nukleace Irgaclear XT Modul pružnosti v tahu [MPa] XT+PP - granulace před vstřikováním XT+PP - vstřikování prášku zamíchaného v mixeru XT+PP - vstřikování prášku zamíchaného v 50L reaktoru in situ XT+PP - granulace před vstřikováním in situ XT+PP - vstřikování prášku bez granulace XT-386 v PP [hm.-%]

20 Srovnání reaktorové a extruzní nukleace Irgaclear XT-386 Zákal [%] XT+PP - granulace před vstřikováním XT+PP - vstřikování prášku zamíchaného v mixeru XT+PP - vstřikování prášku zamíchaného v 50L reaktoru in situ XT+PP - granulace před vstřikováním in situ XT+PP - vstřikování prášku bez granulace XT-386 v PP [hm.-%]

21 Srovnání reaktorového a extruzního postupu nukleace Rikaclear PC-1

22 Srovnání reaktorové a extruzní nukleace Rikaclear PC-1 Modul pružnosti v tahu [MPa] PC+PP 1500 in-situ PC+PP PC-1 v PP [hm.-%]

23 Srovnání reaktorové a extruzní nukleace Rikaclear PC-1 50 Zákal [%] 40 PC+PP in-situ PC+PP PC-1 v PP [hm.-%]

24 Závěr: Pro reaktorovou tzv. in situ nukleaci PP jsou vhodná nukleační činidla na bázi derivátů alifatických a aromatických karboxyamidových kyselin. Nukleační činidla reagují s triethylhliníkem za vzniku sloučenin, které neovlivňují polymeraci. Průchodem polymeračním procesem se u těchto činidel schopnost nukleovat a snižovat zákal PP nezměnila. In situ metoda umožňuje připravit nukleovaný PP s moduly pružnosti v tahu vyššími o 5 10 %.

25 Výzkum byl realizován s finanční podporou Ministerstva průmyslu a obchodu (číslo projektu FR-TI1/208). Děkuji za pozornost!