Particle growth and fragmentation of solid self-supported Ziegler–Natta-type catalysts in propylene polymerization

Rönkkö, Hanna-Leena; Korpela, Tarmo; Knuuttila, Hilkka; Pakkanen, Tuula T.; Denifl, Peter; Leinonen, Timo; Kemell, Marianna; Leskelä, Markku

doi:10.1016/j.molcata.2009.04.013

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“…Sabe-se que na polimerização de olefinas o polímero formado é uma réplica morfológica quase perfeita do catalisador ZieglerNatta heterogêneo empregado na reação [1,21,23] . Portanto, o controle morfológico das partículas de polímero pode ser efetuado através do controle de morfologia (por exemplo, tamanho, forma, densidade, textura e porosidade) do catalisador.…”

Section: Morfologia Das Partículas De Polímerounclassified

“…Já no primeiro estágio da polimerização as partículas secundárias são rompidas em pequenos fragmentos (partículas primárias), que são mantidos uniformemente dispersos dentro de uma estrutura que é mantida íntegra pelo próprio polímero formado. Estes fragmentos são espalhados uniformemente, de forma que em torno deles é que as partículas poliméricas crescem, à medida que a reação prossegue [1,19,24] . Melhoramentos tecnológicos relacionados ao controle morfológico do polímero a partir das características morfológicas do catalisador proporcionaram um verdadeiro avanço na produção de resinas à base de polipropileno [4,11,25] .…”

Section: Morfologia Das Partículas De Polímerounclassified

“…Além disso, a etapa de prepolimerização pode permitir que o suporte fragmente de forma controlada, prevenindo a indesejada formação de finos no reator [61] . É bem conhecido que em processos de polimerização de olefinas o polímero formado é uma réplica morfológica quase que perfeita do catalisador empregado na reação [23] . Em função disso, a fragmentação controlada do catalisador é fundamental para a obtenção de grânulos poliméricos regulares.…”

Section: Efeitos Térmicos E Mássicosunclassified

“…Em função disso, a fragmentação controlada do catalisador é fundamental para a obtenção de grânulos poliméricos regulares. Contudo, observa-se que o estágio de prepolimerização deve ser conduzido em condições brandas de temperatura, por exemplo, a temperaturas inferiores a 30 °C [23,45,55,60,62,63] . A Figura 2 exemplifica o efeito da etapa de prepolimerização em diferentes processos de polimerização para obtenção de copolímeros de propeno / 1-buteno com boas características morfológicas [64][65][66][67][68] .…”

Section: Efeitos Térmicos E Mássicosunclassified

“…Neste cenário, inúmeros trabalhos teóricos e/ou experimentais foram desenvolvidos com a finalidade de entender como a morfologia da partícula polimérica é afetada pelas condições de polimerização [23,27,30,36,41,53,55,57,58,61,62,69,80,81,83, . A Tabela 1 ilustra alguns dos fenômenos, que devem ser considerados Tabela 1.…”

Section: Modelos Aplicados à Fragmentação De Catalisadores Heterogêneosunclassified

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

Machado

Pinto

2011

Polímeros

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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...

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Section: Morfologia Das Partículas De Polímerounclassified

Section: Efeitos Térmicos E Mássicosunclassified

Section: Modelos Aplicados à Fragmentação De Catalisadores Heterogêneosunclassified

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

Machado

Pinto

2011

Polímeros

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Visualizing the Structure, Composition and Activity of Single Catalyst Particles for Olefin Polymerization and Polyolefin Decomposition

Werny,

Meirer,

Weckhuysen

2023

Angewandte Chemie

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The structural and morphological characterization of individual catalyst particles for olefin polymerization, as well as for the reverse process of polyolefin decomposition, can provide an improved understanding for how these catalysts operate under reaction conditions. In this review, we discuss an emerging toolbox of chemical imaging techniques that is suitable for investigating the chemistry and reactivity of related catalysts. While synchrotron‐based X‐ray microscopy still provides spatial resolutions in 2D and 3D, a number of laboratory‐based techniques, most notably focused ion beam‐scanning electron microscopy, confocal fluorescence microscopy, infrared photoinduced force microscopy and laboratory‐based X‐ray nano‐computed tomography, have helped to expand the arsenal of tools available to scientists in catalysis and polymer science. In terms of future research, the review outlines the role and impact of in situ and operando (spectro‐)microscopy experiments, involving sophisticated reactors as well as online reactant and product analysis, to obtain real‐time information on the formation, decomposition, and mobility of polymer phases within catalyst particles. Furthermore, the potential of fluorescence, X‐ray and optical microscopy is highlighted for the high‐throughput characterization of olefin polymerization and polyolefin decomposition catalysts.

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Visualizing the Structure, Composition and Activity of Single Catalyst Particles for Olefin Polymerization and Polyolefin Decomposition

Werny,

Meirer,

Weckhuysen

2023

Angew Chem Int Ed

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Particle growth and fragmentation of solid self-supported Ziegler–Natta-type catalysts in propylene polymerization

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

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

Visualizing the Structure, Composition and Activity of Single Catalyst Particles for Olefin Polymerization and Polyolefin Decomposition

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