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

Abstract

Resumo: A produção em larga escala de materiais poliméricos de elevado interesse industrial, provenientes da polimerização estereoespecífica de olefinas, tornou-se possível depois do advento dos catalisadores Ziegler-Natta. Classificados genericamente em seis gerações, esses catalisadores apresentam diferentes desempenhos em relação ao grau de especificidade do polímero, à atividade e ao controle de morfologia da partícula, o que propicia o desenvolvimento de resinas poliolefínicas com características e propriedades muito variadas. O objetivo principal desse trabalho é revisar e discutir algumas das questões fundamentais que estão relacionadas com as reações de polimerização de olefinas realizadas com catalisadores heterogêneos. Dá-se ênfase particular aos fatores determinantes para a condução apropriada dos processos industriais, como, por exemplo, a fragmentação controlada do catalisador, o fenômeno de replicação das características estruturais do catalisador e o controle da morfologia da partícula de polímero, a importância da prepolimerização e os efeitos relacionados à transferência de calor e massa durante a reação. Discutem-se também aspectos relacionados à modelagem dos sistemas de polimerização e às técnicas experimentais usadas para o estudo do fenômeno de fragmentação das partículas de catalisador. Palavras-chave: Polimerização de olefinas, catalisadores Ziegler-Natta, morfologia das partículas poliméricas, fragmentação catalítica, modelagem. A Survey on Olefins Polymerization Using Heterogeneous Ziegler-Natta CatalystsAbstract: Large-scale production of polymer materials of high industrial value through stereospecific polymerization of olefins became possible only after the advent of Ziegler-Natta catalysts. Usually grouped into six different generations, these catalysts present distinct activity and allow for production of polymer materials with distinct degrees of stereospecificity, morphology and end-use properties. The main objective of this work is to review and discuss some of the fundamental issues related to olefins polymerization reactions performed with heterogeneous catalysts. Particular emphasis is given to factors that affect the performances of real industrial processes, such as the catalyst fragmentation, the control of the final particle morphology and the morphological replication phenomena, the heat and mass transfer limitations during the polymerization reaction and the prepolymerization stage. Aspects related to the modeling of polymerization reactors and to the experimental study of catalyst fragmentation are also discussed. Keywords: Olefins polymerization, Ziegler-Natta catalysts, polymeric particles morphology, catalyst fragmentation, modeling. IntroduçãoO advento dos catalisadores Ziegler-Natta para polimerizar olefinas como o eteno e o propeno representou um grande marco na história dos processos químicos em geral e dos processos de polimerização em particular. A aplicação destes sistemas catalíticos aos processos de polimerização propiciou o controle de características esté...

Reciclagem de poli(estireno-divinilbenzeno) via processo de polimerização em massa-suspensão

“…Graças à natureza porosa do Sty-DVB, é esperado que as cadeias poliméricas de poliestireno cresçam na estrutura porosa, ocupando o espaço disponível. Espera-se também que esta estrutura porosa inicial não seja preservada, e que fragmente devido ao aparecimento de forcas hidráulicas geradas pela massa de poliestireno em formação, fenômeno similar ao observado na fragmentação da estrutura multigranular de suportes catalíticos a base de MgCl 2 comumente usados em catalisadores Ziegler-Natta heterogêneos [22] . Resultados apresentados nas Figuras 8 a 10 indicam que existe um limite mínimo de composição de acrilato de etila na cadeia do copolímero necessário para eliminar de forma significativa a formação de fissuras na superfície das partículas do compósito polimérico.…”