Везде

ОХНМНефтехимия Petroleum Chemistry

  • ISSN (Print) 0028-2421
  • ISSN (Online) 3034-5626

Зависимость свойств фторированного активизирующего носителя и нанесённого металлоценового катализатора сополимеризации этилена от предварительной термообработки мезопористого силикагеля

Вы можете
Код статьи
S30345626S0028242125040033-1
DOI
10.7868/S3034562625040033
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Нифантьев И. Э.
  • Аффилиация: ООО «СИБУР-Инновации»
Костомарова О. Д.
  • Аффилиация:
    Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
    Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Колосов Н.А.
  • Аффилиация: ООО «СИБУР-Инновации»
Зубкевич С.В.
  • Аффилиация: ООО «СИБУР-Инновации»
Комаров Павел Денисович
  • Аффилиация: Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Ивченко Павел Васильевич
  • Аффилиация: Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Том/ Выпуск
Том 65 / Номер выпуска 4
Страницы
295-305
Аннотация
Использование активирующих носителей в приготовлении нанесенных металлоценовых катализаторов полимеризации олефинов, получаемых реакцией мезопористого силикагеля с алюминийорганическими соединениями, термоокислительной обработкой и фторированием, позволяет избежать использования дорогостоящего и малодоступного метилалюмоксана (МАО). В работе представлены результаты исследования влияния температуры прокаливания мезопористого силикагеля ES70 на основные характеристики фторированных носителей на его основе и способность полученных носителей к активации (η-BuCH)ZrCl в присутствии EtAl. Эксперименты по суспензионной сополимеризации этилена и гексена‑1 выявили более высокую активность полученных катализаторов (2,2–2,5 кг/г) по сравнению с нанесенным металлоценовым катализатором, синтезированным с использованием МАО (1,73 кг/г). Показано, что повышение температуры предварительного прокаливания носителя снижает активность катализатора, практически не влияя на характеристики сополимера, что может быть использовано в полиолефиновой индустрии для управления важным параметром производительности нанесенного металлоценового катализатора полимеризации этилена.
Ключевые слова
активирующие носители алюминийорганические соединения металлоценовые катализаторы нанесённые катализаторы полиэтилен силикагель фторирование цирконоцены
Дата публикации
12.08.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
24

Библиография

  1. 1. Sauter D.W., Taoufik M., Boisson C. Polyolefins, a suc­cess story // Polymers. 2017. V. 9. № 6. ID 185. https://doi.org/10.3390/polym9060185
  2. 2. Jubinville D., Esmizadeh E., Saikrish­nan S., Tzogana­kis C., Mekon­nen T. A comprehensive review of global pro­duction and recycling methods of polyolefin (PO) based products and their post-recycling applications // Sustain. Mater. Technol. 2020. V. 25. ID e00188. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2020.e00188
  3. 3. Qiao J.L., Guo M.F., Wang L.S., Liu D.B., Zhang X.F., Yu L.Q., Song W.B., Liu Y.Q. Recent advances in poly­olefin technology // Polym. Chem. 2011. V. 2. № 8. P. 1611–1623. https://doi.org/10.1039/c0py00352b
  4. 4. Weckhuysen B.M., Schoonheydt R.A. Olefin poly­meri­zation over supported chromium oxide catalysts // Catal. Today. 1999. V. 51. № 2. P. 215–221. https://doi.org/10.1016/s0920-5861 (99)00046-2
  5. 5. Nifant’ev, I.E., Salakhov I.I., Ivchenko P.V. Transition metal–(μ-Cl)–aluminum bonding in α-olefin and diene chemistry // Molecules. 2022. V. 27. № 21. ID 7164. https://doi.org/10.3390/molecules27217164
  6. 6. Nifant’ev, I., Komarov P., Sadrtdinova G., Safronov V., Kolosov N., Ivchenko P. Mechanistic insights of ethy­lene polymerization on Phillips chromium catalysts // Polymers. 2024. V. 16. № 5. ID 681. https://doi.org/10.3390/polym16050681
  7. 7. Shamiri A., Chakrabarti M.H., Jahan S., Hussain M.A., Kaminsky W., Aravind P.V., Yehye W.A. The influence of ziegler-natta and metallocene catalysts on polyolefin structure, properties, and processing ability // Mate­rials. 2014. V. 7. № 7. P. 5069–5108. https://doi.org/10.3390/ma7075069
  8. 8. Chum P.S., Swogger K.W. Olefin polymer tech­nolo­gies – history and recent progress at the Dow Chemical Company // Prog. Polym. Sci. 2008. V. 33. № 8. P. 797–819. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2008.05.003
  9. 9. Baier M.C., Zuideveld M.A., Mecking S. Post-metal­locenes in the industrial production of polyolefins // Angew. Chem. Int. Ed. 2014. V. 53. № 37. P. 9722–9744. https://doi.org/10.1002/anie.201400799
  10. 10. Bochmann M. The chemistry of catalyst activation: the case of group 4 polymerization catalysts // Orga­no­metallics. 2010. V. 29. № 21. P. 4711–4740. https://doi.org/10.1021/om1004447
  11. 11. Zaccaria F., Zuccaccia C., Cipullo R., Budze­laar P.H.M., Vittoria A., Macchioni A., Busico V., Ehm C. Methyl­alu­­minoxane’s molecular cousin: a well-defined and «complete» Al-activator for molecular olefin poly­me­rization catalysts // ACS Catal. 2021. V. 11. № 8. P. 4464–4475. https://doi.org/10.1021/acscatal.0c05696
  12. 12. Severn J.R., Chadwick J.C., Duchateau R., Friederichs N. «Bound but not gagged» immobilizing single-site α-olefin polymerization catalysts // Chem. Rev. 2005. V. 105. № 11. P. 4073–4147. https://doi.org/10.1021/cr040670d
  13. 13. Luo L., Younker J.M., Zabula A.V. Structure of me­thyl­aluminoxane (MAO): extractable [Al(CH3)2]+ for precatalyst activation // Science. 2024. V. 384. № 6703. P. 1424–1428. https://doi.org/10.1126/science.adm7305
  14. 14. Collins S., Linnolahti M. A cooperative model for me­tal­locene catalyst activation by methylaluminoxane // Dalton Trans. 2025. V. 54. № 6. P. 2331–2339. https://doi.org/10.1039/d4dt03124e
  15. 15. Saudemint T., Spitz R., Broyer J.-P., Malinge J., Verdel N. Activator solid support for metallocene catalysts in the polymerization of olefins, a process for preparing such a support, and the corresponding catalytic system and polymerization process. Patent US № 6239059. 2001.
  16. 16. Prades F., Broyer J.-P., Belaid I., Boyron O., Miserque O., Spitz R., Boisson C. Borate and MAO free activating supports for metallocene complexes // ACS Catal. 2013. V. 3. № 10. P. 2288–2293. https://doi.org/10.1021/cs400655y
  17. 17. Tisse V.F., Boisson C., McKenna T.F.L. Activation and deactivation of the polymerization of ethylene over rac-EtInd2ZrCl2 and (nBuCp)2ZrCl2 on an activating silica support // Macromol. Chem. Phys. 2014. V. 215. № 14. P. 1358–1369. https://doi.org/10.1002/macp.201400023
  18. 18. Prades F., Boisson C., Spitz R., Razavi A. Activating sup­ports for metallocene catalysis. Patent US № 7759271. 2010.
  19. 19. Prades F. Metallocene catalyst components supported on activating supports. Patent US № 8298977-B2. 2012.
  20. 20. Pannier G., Boisson C., Spitz R. Activating supports with controlled distribution of OH groups. Patent US № 8524627. 2006.
  21. 21. Tisse V.F., Prades F., Briquel R., Boisson C., McKen­na T.F.L. Role of silica properties in the polymerisation of ethylene using supported metallocene catalysts // Macromol. Chem. Phys. 2010. V. 211. № 1. P. 91–102. https://doi.org/10.1002/macp.200900311
  22. 22. Brunauer S., Emmett P.H., Teller E. Adsorption of ga­ses in multimolecular layers // J. Am. Chem. Soc. 1938. V. 60. № 2. P. 309–319. https://doi.org/10.1021/ja01269a023
  23. 23. Bae Y.-S., Yazaydın A.Ö., Snurr R.Q. Evaluation of the BET method for determining surface areas of MOFs and zeolites that contain ultra-micropores // Lang­muir. 2010. V. 26. № 8. P. 5475–5483. https://doi.org/10.1021/la100449z
  24. 24. Zhuravlev L.T. The surface chemistry of amorphous silica. Zhuravlev model // Colloids Surf. A: Phy­sicochem. Eng. Asp. 2000. V. 173. № 1–3. P. 1–38. https://doi.org/10.1016/s0927-7757 (00)00556-2
  25. 25. Barrett E.P., Joyner L.G., Halenda P.P. The deter­mi­nation of pore volume and area distributions in po­rous substances. I. Computations from nitrogen iso­­therms // J. Am. Chem. Soc. 1951. V. 73. № 1. P. 373–380. https://doi.org/10.1021/ja01145a126
  26. 26. Putz A.-M., Putz M.V. Spectral inverse quantum (Spec­tral-IQ) method for modeling mesoporous systems: Application on silica films by FTIR // Int. J. Mol. Sci. 2012. V. 13. № 12. P. 15925–15941. https://doi.org/10.3390/ijms131215925
  27. 27. Severn J.R. Recent developments in supported poly­olefin catalysts: a review. In: Multimodal Polymers with Supported Catalysts. Albunia A.R., Prades F., Je­re­mic D. (eds.) – Springer, Cham, 2019. P. 1–534. https://doi.org/10.1007/978-3-030-03476-4_1
  28. 28. McDaniel M.P., Jensen M.D., Jayaratne K., Col­lins K.S., Benham E.A., McDaniel N.D., Das P.K., Mar­tin J.L., Yang Q., Thorn M.G., Masino A.P. Chapter 7. Me­tal­locene activation by solid acids. In: Tailor-made polymers: via immobilization of alpha-olefin poly­merization catalysts. Severn J.R., Chadwick J.C. (eds.), 2008. P. 171–210. https://doi.org/10.1002/9783527621668.ch7
  29. 29. Fripiat J.J., Uytterhoeven J. Hydroxyl content in silica gel «Aerosil» // J. Phys. Chem. 1962. V. 66. № 5. P. 800–805. https://doi.org/10.1021/j100811a007
  30. 30. Ide M., El-Roz M., De Canck E., Vicente A., Planckaert T., Bogaerts T., Van Driessche I., Lynen F., Van Spey­broeck V., Thybault-Starzyk F., Van Der Voort P. Quantification of silanol sites for the most common mesoporous ordered silicas and organosilicas: total versus accessible silanols // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. № 2. P. 642–650. https://doi.org/10.1039/c2cp42811c
  31. 31. Atiqullah M., Akhtar M.N., Moman A.A., Abu-Ra­qa­bah A.H., Palackal S.J., Al-Muallem H.A., Hamed O.M. Influence of silica calcination temperature on the performance of supported catalyst SiO2–nBuSnCl3/MAO/(nBuCp)2ZrCl2 polymerizing ethylene without separately feeding the MAO cocatalyst // Appl. Catal. A: Gen. 2007. V. 320. P. 134–143. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.01.023
  32. 32. Mueller R., Kammler H.K., Wegner K., Pratsinis S.E. OH surface density of SiO2 and TiO2 by thermogravimetric analysis // Langmuir. 2003. V. 19. № 1. P. 160–165. https://doi.org/10.1021/la025785w
  33. 33. Ek S., Root A., Peussa M., Niinistö L. Determination of the hydroxyl group content in silica by thermogravi­met­ry and a comparison with 1H MAS NMR results // Ther­mochim. Acta. 2001. V. 379. № 1–2. P. 201–212. https://doi.org/10.1016/s0040-6031 (01)00618-9
  34. 34. Pullukat T.J., Hoff R.E. Silica-based Ziegler–Natta ca­ta­lysts: a patent review // Catal. Rev. 1999. V. 41. № 3–4. P. 389–428. https://doi.org/10.1081/cr‑100101172
  35. 35. Antakli S.C., Serpinet J. Determination of the con­centration of silanol groups by a chemical reaction with methyllithium and GC measurements of evolved me­thane // Chromatographia. 1987. V. 23. P. 767–769. https://doi.org/10.1007/bf02312671
  36. 36. Scokart P.O., Selim S.A., Damon J.P., Rouxhet P.G. The chemistry and surface chemistry of fluorinated alu­­mina // J. Colloid Interface Sci. 1979. V. 70. № 2. P. 209–222. https://doi.org/10.1016/0021-9797 (79)90026-2
  37. 37. Soga K., Kaminaka M. Polymerization of propene with zirconocene-containing supported catalysts activated by common trialkylaluminiums // Makromol. Chem. 1993. V. 194. № 6. P. 1745–1755. https://doi.org/10.1002/macp.1993.021940621
  38. 38. Krahl T., Kemnitz E. Aluminium fluoride – the stron­gest solid Lewis acid: structure and reactivity // Catal. Sci. Technol. 2017. V. 7. № 4. P. 773–796. https://doi.org/10.1039/c6cy02369j
  39. 39. DuMont J.W., Marquardt A.E., Cano A.M., George S.M. Thermal atomic layer etching of SiO2 by a «conversion-etch» mechanism using sequential reactions of tri­me­thylaluminum and hydrogen fluoride // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. № 11. P. 10296–10307. https://doi.org/10.1021/acsami.7b01259
  40. 40. Stosiek C., Scholz G., Schroeder S.L.M., Kemnitz E. Structure and properties of noncrystalline aluminum oxide-hydroxide fluorides // Chem. Mater. 2010. V. 22. № 7. P. 2347–2356. https://doi.org/10.1021/cm903573a
  41. 41. Mysen B.O., Virgo D. Structure and properties of flu­orine-bearing aluminosilicate melts: the system Na2O-Al2O3-SiO2-F at 1 atm // Contrib. Mineral. Petrol. 1985. V. 91. P. 205–220. https://doi.org/10.1007/bf00413348
  42. 42. Yang Q., McDaniel M.P. Comparison of support effects on Phillips and metallocene catalysts // Catalysts. 2021. V. 11. № 7. ID 842. https://doi.org/10.3390/catal11070842
  43. 43. Танабе К. Твердые кислоты и основания / Пер. с англ., под ред. К.В. Топчиевой.  М.: Мир, 1973. 184 с.
  44. 44. Yurdakoç M., Akçay M., Tonbul Y., Yurdakoç K. Acidity of silica-alumina catalysts by amine titration using Hammett indicators and FT-IR study of pyridine adsorption // Turk. J. Chem. 1999. V. 23. № 3. P. 319–328.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека