Estudio de la Polimerización de Etileno en Sistemas

UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA Y BIOTECNLOGÍA
Estudio de la Polimerización de Etileno en
Sistemas Homogéneos y Heterogéneos
Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico
Por:
Katherine Andrea Delgado Vargas
Profesor guía: Raúl Quijada Abarca
Santiago de Chile Abril 2007
Texto completo en: www.cybertesis.uchile.cl/tesis/uchile/2007/delgado_k/sources/delgado_k.pdf
Miembros de la Comisión: Francisco Gracia Caroca y Humberto Palza Cordero
Resumen . .
Disponible a Texto completo . .
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Estudio de la Polimerización de Etileno en Sistemas Homogéneos y Heterogéneos
Resumen
La evolución de los sistemas catalíticos Ziegler- Natta permitió crear una nueva generación
de catalizadores, denominados metalocenos. Estos catalizadores, en combinación con
el cocatalizador MAO (metilaluminoxano), han comenzado a incrementar su importancia
en la producción de poliolefinas, como polietileno (PE) y polipropileno (PP). El sistema
Metaloceno/MAO permite obtener alta actividad catalítica y polímeros con estructuras
estereoquímicas definidas y distribuciones de pesos moleculares estrechas. Pero, los
catalizadores metalocenos, a diferencia de los catalizadores Ziegler-Natta utilizados a nivel
industrial, son solubles. Su inmovilización sobre un soporte insoluble, como sílica, es una
alternativa para su adaptabilidad en los procesos industriales vigentes, sin embargo, la
actividad catalítica de los sistemas heterogéneos (soportados) es usualmente menor.
En el presente trabajo se sintetizó PE, en medio homogéneo y heterogéneo, con
el catalizador metaloceno (n-BuCp)2ZrCl2 en presencia de MAO, en un sistema de
polimerización de tipo slurry. Los polímeros se caracterizaron en cuanto a peso molecular,
distribución de peso molecular, temperatura de fusión y cristalinidad.
En los sistemas heterogéneos fueron usadas dos sílicas funcionalizadas solubles
(SS1 o SS2), llamadas comúnmente SF, para modificar la superficie de la sílica (SiO2)
utilizada como soporte. Las SF presentan una distribución de silsesquioxanos oligoméricos
poliédricos, que son unidades tetraédricas (T8, T9OH y T10), y , además, tienen una
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fracción de estructuras no tetraédricas (T ,T y Q ); todos estos compuestos poseen
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grupos hidroxilos ( OH) alejados que simulan a los grupos superficiales de la sílica en
los que se inmoviliza el catalizador . La función de la sílica funcionalizada (ya sea SS1
o SS2) es separar la superficie de la sílica y la superficie del catalizador, evitando la
desactivación bimolecular del catalizador al inmovilizarse sobre grupos hidroxilos vecinales
y, así, evitar el descenso de la actividad catalítica. Análisis DRIFT (Espectroscopía Infrarroja
de Reflectancia Difusa) indican la presencia de nuevos tipos de sitios catalíticos en la sílica
modificada, favorables para la polimerización de etileno.
El catalizador metaloceno fue soportado sobre sílica modificada (SF/SiO2) y sílica
sin modificar (SiO2). Con respecto a la reacción homogénea, la actividad catalítica del
sistema Metaloceno/SiO2 resultó un 35% menor, mientras que la actividad del sistema
Metaloceno/SF/SiO2 fue similar. En consecuencia, el sistema Metaloceno/SF/SiO2 parece
ser una alternativa factible para la incorporación de la catálisis metalocénica a las plantas
industriales. Los pesos moleculares de los polímeros aumentaron en un 31 % en ambos
sistemas.
Por razones comparativas, y para determinar el efecto de la incorporación de las
SF, la polimerización homogénea fue estudiada con y sin la adición de ellas. Las SF
fueron adicionas in situ al reactor, o contactadas con el catalizador y/o MAO antes de la
polimerización. Con la incorporación in situ la reacción se comporta como una reacción
homogénea, con similar actividad catalítica y peso molecular. Al contactar la actividad
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Resumen
catalítica disminuye en un 30 % e incrementa el peso molecular en un 23%, comportándose
como un sistema heterogéneo convencional.
La distribución de pesos moleculares es cercana a 2 como consecuencia de trabajar
con un catalizador metaloceno. Además, la temperatura de fusión y la cristalinidad no fueron
influencias por el tipo de sistema, homogéneo o heterogéneo.
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Texto completo en:
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