Name: Polimerizzazione a etilene in reattori a pressione parallele e una analisi cinetica di polimerizzazione a catena Transfer (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Scopri la polimerizzazione ad alta produttività per valutare le prestazioni catalitiche nel trasferimento di catena. Questo metodo consente lo screening efficiente dei catalizzatori e l'analisi cinetica dettagliata dei polimeri risultanti.

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Il sostegno finanziario è stato fornito dalla University of Minnesota (start up fondi) e il Fondo di ricerca del petrolio ACS (54225-DNI3). Gli acquisti di attrezzature per l&#39;impianto Dipartimento di Chimica NMR sono stati sostenuti attraverso una sovvenzione da parte del NIH (S10OD011952) con fondi integrativi presso l&#39;Università del Minnesota. Riconosciamo il Minnesota NMR Center for NMR ad alta temperatura. Il finanziamento per la strumentazione NMR è stato fornito dall&#39;Ufficio del Vice Presidente per la Ricerca, la Facoltà di Medicina, il Collegio di Scienze Biologiche, NIH, NSF, e la Medical Foundation Minnesota. Ringraziamo John Walzer (ExxonMobil) per un regalo di PEEK high-throughput pagaie agitazione.

Attenzione: Si prega di consultare tutte le schede di sicurezza pertinenti (MSDS) prima dell&#39;uso. Molti dei prodotti chimici utilizzati in queste sintesi sono acutamente tossici e cancerogeni, mentre molti sono piroforico e accendono in aria. Si prega di utilizzare tutte le pratiche di sicurezza appropriate durante l&#39;esecuzione di queste reazioni compreso l&#39;uso di controlli tecnici (cappa, cassetto portaoggetti) e dispositivi di protezione individuale (occhiali, guanti, camice, pantaloni a figura intera, chiuso-toe scarpe). Porzioni delle seguenti procedure implicano tecniche di manipolazione libera con aria standard. 1. Preparazione di [bis (2,6-dimetilfenil) -2,3-butanediimine] NIBR 2, 21-25 <ol><li> Preparazione di bis (2,6-dimetilfenil) -2,3-butanediimine: (α-diimine) <ol><li> Sciogliere 2,3-butandione (1,0 ml, 11 mmoli) e 2,6-dimetilanilina (2,8 ml, 23 mmoli) in 20 ml di metanolo in un Pallone da 100 ml a fondo tondo. </li><li> Aggiungere acido formico (0,4 ml, 11 mmoli) e mescolare la reazione di unt temperatura ambiente fino precipitati diimine (tipicamente 1-2 ore, ma può essere lasciato durante la notte). Se un precipitato non forma, concentrare la miscela di reazione mediante un evaporatore rotativo e raffreddare in un bagno di ghiaccio. </li><li> Filtrare la miscela di reazione utilizzando fritta di vetro e pallone filtrare e lavare il solido giallo con 20 ml di metanolo freddo e secco sotto vuoto. Nota: 1 H NMR (500 MHz, CD 2 Cl 2): δ 7.06 (d, J = 7.6 Hz, 4H), 6,92 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 2,00-1,99 (m, 19H). </li></ol></li><li> Preparazione di (1,2-dimetossietano) NIBR 2: DME-NIBR 2 <ol><li> Sotto atmosfera di azoto, combinare anidra nichel bromuro (NIBR 2, 15 g, 0,069 moli), triethylorthoformate (30 ml, 0,185 moli) e metanolo (100 ml) in un pallone a fondo rotondo da 2-collo munito di refrigerante a ricadere e gomma setto su una linea Schlenk in atmosfera di azoto. </li><li> Riflusso la miscela di reazione marrone sotto atmosfera di azoto fino aforme di soluzioni verdi. Questo richiede in genere 2-3 ore, ma questa reazione può essere lasciata a riflusso durante la notte se necessario. </li><li> Dopo aver lasciato raffreddare la miscela, concentrare la miscela di reazione utilizzando la pompa del vuoto sulla linea Schlenk per formare un gel verde scuro. </li><li> Cannula trasferire un eccesso di 1,2-dimetossietano (DME, 100 ml) sul gel verde, che forma immediatamente arancione fisso. Una volta che tutti si aggiunge il DME, riscaldare la reazione a 85 ° C per altri 2 ore fino a luce forme miscela di reazione arancioni. Raffreddare la reazione a temperatura ambiente, a questo punto una luce arancione precipitati solidi. </li><li> Rimuovere il condensatore a riflusso del recipiente di reazione e sostituirla con una fritta Schlenk collegato ad un secondo pallone di Schlenk sotto atmosfera di azoto. Ruotare l&#39;intero apparato di 180 ° causando la miscela di reazione arancione per immettere la fritta Schlenk e filtrare la miscela di reazione. </li><li> Togliere il pallone di reazione originale e inserire un setto sulla fri Schlenkt. Trasferimento cannula DME (100 ml) e poi pentano (100 ml) per lavare il DME-NIBR 2. Asciugare il solido arancione sotto vuoto e portare nel cassetto portaoggetti. Nota: DME-NIBR 2 può essere conservata indefinitamente in atmosfera di azoto a temperatura ambiente. Se lasciato aperto all&#39;atmosfera, forma un gel idratato verde. </li></ol></li><li> Preparazione di [bis (2,6-dimetilfenil) -2,3-butanediimine] NIBR 2: ([α-diimine] NIBR 2) <ol><li> Nel vano portaoggetti, unire DME-NIBR 2 (1,0 g, 3,2 mmol) e bis (2,6-dimetilfenil) -2,3-butanediimine (1,1 g, 3,8 mmol) in un pallone da 50 ml a fondo tondo. </li><li> Aggiungere 20 ml di diclorometano e mescolare notte a temperatura ambiente. </li><li> Filtrare la miscela di reazione con una fritta di vetro e beuta per filtrazione. Lavare il solido marrone con 75 ml di diclorometano e secco sotto vuoto. Nota: Questo catalizzatore nichel può essere conservato indefinitamente in un cassetto portaoggetti atmosfera inerte a temperatura ambiente. E &#39;alcosì insolubile in maggior parte dei solventi, caratterizzazioni così standard non sono stati eseguiti. </li></ol></li></ol> 2. Preparazione di catalitici archivio Solutions <ol><li> Preparazione di [[α-diimine] Ni (CH 3)] + [MAO] - soluzione madre <ol><li> Preparare una soluzione di catalizzatore magazzino 1,0 x 10 -3 M con l&#39;aggiunta di 0,0041 g di [α-diimine] NIBR 2 (8,0 x 10 -6 mol) in un flaconcino con 7,5 ml di toluene. </li><li> Alla sospensione agitata nickel, aggiungere 0,50 ml di 30% metilalluminossano (MAO) in toluene e agitare per 1 min. Il colore cambia da una sospensione marrone a una soluzione blu-verde. Questa soluzione può essere conservata a -30 ° C fino a 6 ore e utilizzato in polimerizzazioni successive. Nota: metilalluminossano è piroforico e fumerà in aria. Esso dovrebbe essere utilizzato solo in un cassetto portaoggetti inerte atmosfera e la cura dovrebbe essere presa durante la rimozione contaminati siringhe / vetreria dal cassetto portaoggetti. Tipicamente, le siringhe unnd bicchieri vengono lavati con toluene nel cassetto portaoggetti e collocato in un metallo può, separato dalla Kimwipes o altre sostanze infiammabili. Il toluene contaminato è limitato in un flaconcino e rimossa dal vano portaoggetti con la lattina di metallo. Questi elementi vengono trasferiti alla cappa dove si aprono all&#39;aria e lasciati spegnere lentamente dietro il vetro protettivo. </li></ol></li><li> Preparazione di ZNet 2 soluzione madre <ol><li> Preparare una soluzione 1.2 M sciogliendo 0,25 ml di ZNet 2 a 1,75 ml di toluene. Nota: dietilzinco è piroforico e si accende in aria. Deve essere utilizzato soltanto in un&#39;atmosfera cassetto portaoggetti inerte e si deve prestare attenzione durante la rimozione contaminati siringhe / vetreria dal cassetto portaoggetti. In genere, le siringhe e bicchieri vengono lavati con toluene nel cassetto portaoggetti e posti in un metallo può, separato dalla Kimwipes o altre sostanze infiammabili. Il toluene contaminato è limitato in un flaconcino e rimossa dal vano portaoggetti con la lattina di metallo. Il se gli articoli vengono trasferiti al fumehood dove si aprono all&#39;aria e lasciati spegnere lentamente dietro il vetro protettivo. </li></ol></li></ol> 3. polimerizzazioni catalitiche Utilizzo di un reattore a pressione parallela <ol><li> Scope pressione <ol><li> Impostare tutte le reazioni di polimerizzazione in un reattore a pressione parallelo con agitazione in testa con sede in un atmosfera di N 2 cassetto portaoggetti. Programmare la polimerizzazione nel software: indicare volume totale di reazione (3,0 ml), il gas di spurgo (N 2), il gas desiderato reazione (etilene), la pressione desiderata (15-150 psi), e il tempo di reazione desiderata (1 hr ). Nota: Un Biotage Endeavor parallelo reattore a pressione con un computer separato in grado di monitorare l&#39;assorbimento del gas è stato utilizzato per polimerizzazioni. Tutti polimerizzazioni furono effettuate almeno tre volte per assicurare la precisione e la riproducibilità. Utilizzando questo tipo di reattori diverse variabili può essere regolato in un singolo esperimento o nel corso di exp multiplaeriments compresi: i gas di reazione, pressione, temperatura, tempo, solvente, volume, catalizzatore o reagente di trasferimento di catena. Facendo otto reazioni alla volta con assorbimento di gas in tempo reale, le reazioni catalitiche vengono efficacemente testati. In questo caso, le fiale di reazione hanno un volume massimo di 5 ml, quindi un volume di 3 ml è stato scelto tenendo conto per la formazione del polimero. Inoltre, concentrazioni standard, pressioni e tempi erano basate su condizioni letteratura. 21 Queste polimerizzazioni possono essere eseguite in reattori pressione o anche su una linea Schlenk, tuttavia è più difficile da raggiungere pressioni elevate o assorbimento di gas per le reazioni. </li><li> Inserire fiale rivestimento di vetro verso le otto pozzi. Utilizzare lo strumento di profondità per garantire i rivestimenti in vetro sono all&#39;altezza appropriata. Inserire le giranti lama nel gruppo in testa. </li><li> Riempire le fiale di reazione secondo la Tabella 1: <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Reazione Vessel </td><td> Pressione (psi) </td><td> Catalyst Vol. (ml) </td><td> ZNet 2 Vol. (ml) </td><td> Toluene Vol. (ml) </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 15 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 15 </td><td> 0.1 </td><td> 0 </td><td> 2.9 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 30 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 30 </td><td> 0.1 </td><td> 0 </td><td> 2.9 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 60 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td> 0 </td><td> 2.9 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> 150 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> 8 </td&gt; <td> 150 </td><td> 0.1 </td><td> 0 </td><td> 2.9 </td></tr></tbody></table> Le condizioni di reazione Tabella 1. Per le reazioni ambito pressione. </li><li> Assicurarsi che gli O-ring siano correttamente alloggiati nelle scanalature di metallo e posizionare con cura il gruppo agitazione sovraccarico sulla base e avvitare in modo alternato. Assicurarsi che tutte le viti siano strette inizio e premere nel software. Monitorare la reazione attraverso misure di assorbimento del gas. </li><li> Dopo 1 ora di polimerizzazione, rimuovere le fiale di reazione dal vano portaoggetti e precipitare polietilene con l&#39;aggiunta di acido cloridrico al 5% in metanolo, rimuovere il solvente e secco sotto vuoto. Messa polimero per ottenere la resa e confrontare il consumo di etilene durante la reazione. </li><li> Calcolare l&#39;attività del catalizzatore, che è la massa di polimero formato per mole di catalizzatore, per ora di polimerizzazione. </li><li> Analizzare il peso molecolare e dispersity indicepolietilene essiccati con gel ad alta temperatura Permeation Chromatography (GPC). Sciogliere 0,002 g di polimero in 2 ml 1,2,4-triclorobenzene a 135 ° C. Eseguire la GPC secondo il protocollo del produttore. Nota: Un 220 High Temperature GPC sistema / SEC Agilent PL-GPC è stato utilizzato a 135 ° C ed i dati era adatta usando standard di polistirene per analizzare il peso molecolare del polimero. </li><li> Analizzare il grado di ramificazione, tipo ramo e il tipo di gruppo fine del polietilene essiccati con alta temperatura 13 C NMR. Sciogliere 0,050-0,080 g di polimero in 0,5 ml di tetracloroetano-d 2 (C 2 D 2 Cl 4) a 130 ° C. Eseguire i campioni su un NMR 600 MHz a 130 ° C per almeno 2.000 scansioni. Assegnare polimero ramificazione secondo la letteratura. 26-28 Nota: Un Agilent / Varian 600 MHz spettrometro a 130 ° C è stato utilizzato per l&#39;analisi 13 C NMR. </li></ol></li><li> Trasferimento polimerizzazione a catena<ol><li> Seguendo le stesse procedure e analisi Section 3.1, riempire il reattore e programmare il software secondo i parametri nella Tabella 2: <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Reazione Vessel </td><td> Pressione (psi) </td><td> Catalyst Vol. (ml) </td><td> ZNet 2 Vol. (ml) </td><td> Toluene Vol. (ml) </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td> 0 </td><td> 2.9 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td> 0.005 </td><td> 2.9 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td> 0.01 </td><td> 2.89 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td> 0,015 </td><td> 2.89 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td>0,025 </td><td> 2.88 </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td> 0,042 </td><td> 2.86 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td> 0.06 </td><td> 2.84 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> 60 </td><td> 0.1 </td><td> 0,085 </td><td> 2.82 </td></tr></tbody></table> Le condizioni di reazione Tabella 2. Per le reazioni di polimerizzazione trasferitori di catena. </li><li> Inoltre, calcolare le moli di catene estese a causa della presenza di ZNet 2 e il numero di catene avviate per mole di catalizzatore sulla base delle seguenti equazioni. 7 <img alt="Equazione 1" src="/files/ftp_upload/53212/53212eq1-2.jpg" width="250" /> (MR) estesi - moli di catene estese a causa della presenza di ZNet 2 (mol) Resa Polimero - Messa di polimero formato (g) M n - Numero Averetà peso molecolare del polimero da GPC (g / mol) Catene avviato - Numero di catene avviate per mole di catalizzatore Moles catalizzatore - Moli di catalizzatore impiegato nella polimerizzazione </li><li> Fare un appezzamento di catene numero avviate contro la concentrazione di ZNet 2. </li></ol></li></ol> 4. Analisi cinetica di polimerizzazione a: Tassi di trasferimento di catena e propagazione <ol><li> Tasso di propagazione (k p) <ol><li> Per ogni corsa dove solo [α-diimine] NIBR 2 è presente, fare un terreno di consumo di etilene in funzione del tempo. </li><li> Montare l&#39;assorbimento iniziale di etilene nella regione lineare per ottenere il tasso iniziale. Nel caso di figura 2a, le tracce erano adatti da 500 a 2.000 sec. </li><li> Utilizzare la media delle piste per ottenere il tasso di propagazione (k p) per il particolare catalizzatore alla pressione desiderata. </li></ol></li><li> Tasso ditrasferimento di catena (k p) <ol><li> Stimare la concentrazione di etilene, [C 2 =], in 3,0 ml di toluene dal gas assorbimento medio (solubilità) trovando il numero di moli di gas consumato nei reattori che non contengono catalizzatore. </li><li> Effettuare un terreno Mayo di 1 / M n (dai dati di peso molecolare ottenuti dal GPC) rispetto [ZNR x] / [C 2 =] (dalla concentrazione di ZNet 2 posto nel reattore). 7, 29 </li><li> Inserire i dati di una linea lineare basata sull&#39;equazione Mayo. Moltiplicare la pendenza 28, il peso molecolare di etilene, per ottenere il rapporto tra il tasso di trasferimento di catena al tasso di propagazione (k e / k p). <img alt="Equazione 3" src="/files/ftp_upload/53212/53212eq3.jpg" width="230" /> MN - peso molecolare medio del polimero da GPC con znet 2 M N o - piuttosto buono Numeropeso molecolare del polimero da GPC senza znet 2 k e - Tasso di trasferimento di catena k p - Tasso di propagazione [ZNR x] - Concentrazione di ZNet 2 nella reazione [C 2 =] - Concentrazione dell&#39;etilene nella reazione 28 - Il peso molecolare di etilene </li><li> Moltiplicare k e / k p da p k ottenuto nella sezione precedente per ottenere il tasso di trasferimento di catena e k. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Gli autori dichiarano assenza concorrente interesse finanziario.

Un cationico [α-diimine] metil-sostituito NIBR 2 polimerizzazione dell&#39;etilene catalizzatore attivato con MAO è stata esaminata per la sua competenza per il trasferimento polimerizzazioni a catena etilene. Le reazioni sono state monitorate mediante misurazioni di assorbimento di gas per determinare la velocità ed il grado di polimerizzazione e il catalizzatore vita, e il peso molecolare dei polimeri risultanti sono stati determinati tramite cromatografia a permeazione ...

Poliolefine sono un importante classe di polimeri industriali con usi in materiali termoplastici ed elastomeri. Progressi significativi nella progettazione di catalizzatori single-site per la produzione di poliolefine ha portato alla possibilità di regolare il peso molecolare, polidispersità, e polimero microstruttura, che porta ad una vasta gamma di applicazioni potenziali. 1-3 Più recentemente, trasferimento di catena e catena polimerizzazioni spola sono stati sviluppati per fornire un percorso aggiuntivo per modificare le proprietà del polimero senza dover modificare il catalizzatore. 4-6 Questo sistema impiega un singolo sito catalizzatore metallo di transizione e un reagente di trasferimento di catena (CTR), che è tipicamente un gruppo di alchil metallo principale. Durante questo polimerizzazione, la catena polimerica in crescita è in grado di trasferire dal catalizzatore al CTR, dove la catena polimerica rimane inattivo fino a quando non viene ritrasferito al catalizzatore. Nel frattempo, il gruppo alchilico che è stato trasferito al catalizzatore può avviare anocatena polimerica ther. In una polimerizzazione trasferimento di catena, un catalizzatore può avviare un numero maggiore di catene rispetto ad una polimerizzazione catalitica standard. Le catene polimeriche sono terminati con il metallo trasferitore di catena; pertanto ulteriormente gruppo terminale funzionalizzazione è possibile. Questo sistema può essere utilizzato per modificare il peso molecolare e la distribuzione dei pesi molecolari delle poliolefine, 7 catalizzare Aufbau-like growth catena alchilica sui principali metalli del gruppo, 8 e per la sintesi di polimeri speciali che coinvolgono sistemi multicatalyst, come copolimeri a blocchi. 9, 10 Trasferimento a catena polimerizzazioni sono stati osservati più comunemente con metalli di transizione precoce (Hf, Zr) e alkylzinc o alchilalluminio reattivi, anche se esistono esempi in tutta la serie di metalli di transizione. 5,7,8,11-16 Nei sistemi catalitici metallo tipici di transizione presto, catena trasferimento è veloce, efficiente e reversibile che conduce a distribuzioni strette peso molecolare. Chain trasferimento / spola è stata osservata in metà-fine metalli di transizione (ad es Cr, Fe, Co e Ni) con il gruppo 2 e 12 alchili metallici, anche se i tassi di trasferimento sono molto variabili rispetto ai metalli primi. 4,7, 17-19 Due fattori principali sono apparentemente necessarie per un efficace trasferimento di catena: una buona partita di legame metallo-carbonio energie di dissociazione per la polimerizzazione catalizzatore e trasferimento di catena reagenti, e un ambiente sterico adeguato per promuovere bimolecular formazione / rottura di intermedi bimetalliche alchil-ponte . 20 Nel caso di metalli di transizione in ritardo, se il catalizzatore non contiene abbastanza sterico, beta-idruro (β-H) eliminazione sarà il percorso terminazione dominante e generalmente fuori concorrenza trasferitore di catena. Qui riportiamo uno studio bimetallico trasferimento di catena da nichel zinco in un bis (2,6-dimetilfenil) -2,3-sistema catalitico a base di butanediimine con dietilzinco (znet 2) attraverso smaReazioni high-throughput ll scala. Trasferimento catena sarà identificato esaminando cambiamenti di peso molecolare (M w) e l&#39;indice di dispersità del polietilene risultante mediante gel-permeazione analisi cromatografica. Trasferimento catena sarà inoltre identificato tramite analisi 13 C NMR del rapporto di vinile per fini saturi a catena in funzione della concentrazione trasferitore di catena. L&#39;analisi cinetica delle aliquote di propagazione e trasferitore di catena in profondità sarà presentata anche.

<table><tbody><tr><td>Endeavor Reattore di Pressione</td><td>Biotage</td><td>EDV-1N-L</td><td></td></tr><tr><td>Giranti a pale</td><td>Biotage</td><td>900543</td><td></td></tr><tr><td>Rivestimenti in vetro</td><td>Biotage</td><td>900676</td><td></td></tr><tr><td>2,3-butandione, 99%</td> <td>Alfa Aesar</td><td>A14217</td><td></td></tr><tr><td>2,6-dimetilanilina, 99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>D146005</td><td></td></tr><tr><td>acido formico, 95%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>F0507</td><td></td></tr><tr><td>metanolo, 99,8%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>179337</td><td>ACS Reagente</td></tr><tr><td>nichel (II) bromuro, 99%</td><td>Strem</td><td>28-1140</td><td>anidro,</td></tr><tr><td>trietilortoformiato igroscopico, 98%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>304050</td><td>essiccato con K2CO3 e distillato</td></tr><tr><td>1,2-dimetossietano, 99,5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>259527</td><td>essiccato con Na/Benzofenone e pentano distillato</td></tr><tr><td>, 99%</td> <td>Fisher</td><td>P399</td><td>HPLC Grade *</td></tr><tr><td>diclorometano, 99,5%</td><td></td> Fisher <td>D37</td><td>ACS Reagent *</td></tr><tr><td>toluene, 99,8%</td> <td>Fisher</td><td>T290</td><td>HPLC Grade *</td></tr><tr><td>metilalluminoxano</td><td>Albemarle</td><td>MAO</td><td>piroforico, 30% in toluene</td></tr><tr><td>dietilzinco, 95%</td> <td>Strem</td><td>93-3030</td><td>piroforico</td></tr><tr><td>1,2,4-triclorobenzene, 99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>296104</td><td></td></tr><tr><td>1,1,2,2-tetracloroetano-D2, 99,6%</td> <td>Isotopi Cambridge</td><td>DLM-35</td><td></td></tr></tbody></table>

polimerizzazione a etilene in reattori a pressione parallele e una analisi cinetica di polimerizzazione a catena transfer

Ethylene Polymerizations Using Parallel Pressure Reactors and a Kinetic Analysis of Chain Transfer Polymerization

Abbiamo dimostrato un metodo per alta throughput catalizzatore screening utilizzando un reattore a pressione parallela partendo dalla sintesi iniziale di un nichel-α diimine polimerizzazione catalizzatore. Polimerizzazioni iniziali con il piombo catalizzatore per condizioni di reazione ottimizzate, compresa la concentrazione del catalizzatore, la pressione di etilene e tempo di reazione. Utilizzando i dati gas-uptake per queste reazioni, una procedura per calcolare la velocità iniziale di propagazione (k p) è presentato. Utilizzando le condizioni ottimizzate, la capacità del catalizzatore di polimerizzazione nichel α-diimine di sottoporsi trasferimento di catena con dietilzinco (znet 2) durante la polimerizzazione dell&#39;etilene è stato studiato. Una procedura per valutare la capacità del catalizzatore di sottoporsi a trasferimento di catena (da peso molecolare e 13 di dati C NMR), calcolare il grado di trasferimento di catena, e calcolare i tassi di trasferimento di catena (k e) è presentato.

Il consumo di gas dell&#39;etilene in funzione del tempo è illustrata nella Figura 1 per le diverse pressioni di etilene testati. Questi dati vengono usati per determinare condizioni di reazione ottimizzato. Il consumo di gas etilene in funzione del tempo è presentato in Figura 2A per i campioni solo catalizzatore, che viene utilizzato per calcolare il tasso di propagazione (k p). La figura 2B mostra a permeazione di...

Un protocollo per l&#39;analisi high-throughput di catalizzatore di polimerizzazione, di trasferimento a catena polimerizzazione, caratterizzazione polietilene, e analisi cinetica di reazione è presentato.

Polimerizzazione a etilene in reattori a pressione parallele e una analisi cinetica di polimerizzazione a catena Transfer

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel ...

L'obiettivo generale di questa procedura è impostare una polimerizzazione ad alto rendimento e valutare la capacità di un catalizzatore di subire un trasferimento di catena attraverso una caratterizzazione dettagliata e un'analisi cinetica del polimero risultante. Questo metodo aiuta a rispondere a domande fondamentali nella catalisi di polimerizzazione legate a catalizzatori appena progettati, che possono sfruttare il trasferimento di catena per produrre percorsi efficienti verso una varietà di polimeri. Il vantaggio principale di questa tecnica è che le polimerizzazioni ad alto rendimento consentono una selezione efficiente dei catalizzatori e confronti diretti tra catalizzatori in un'ampia gamma di condizioni di reazione.Questa tecnica sarà dimostrata dal dottor Ryan Hugh, un postdottorato nel mio laboratorio. Sciogliere prima un millilitro di due tre butandiione e 2,8 millilitri di due sei dimetilannina in 20 millilitri di metanolo in un pallone a fondo rotondo da 100 millilitri. Dopo aver aggiunto 0,4 millilitri di acido formico, agitare la reazione a temperatura ambiente fino alla precipitazione della diammina, il che richiede tipicamente da una a due ore.In seguito, filtrare la miscela di reazione utilizzando un imbuto con filtro in vetro e un matraccio da filtrazione, quindi lavare il solido giallo con 20 millilitri di metanolo freddo. Successivamente, essiccare il solido a vuoto. In una camera a gas inerte, combinare un grammo di bromuro di dimetilnickel e 1,1 grammi di biz.Due equivalenti di dimetilfenile, due equivalenti di tre butandiione in un matraccio da 50 millilitri, aggiungere 20 millilitri di diclorometano e agitare durante la notte a temperatura ambiente. Il giorno successivo, filtrare la miscela di reazione utilizzando un imbuto con setto filtrante in vetro e un matraccio per filtrazione. Lavare il solido marrone con 75 millilitri di clorometano ed essiccare sotto vuoto.Preparare una soluzione madre di catalizzatore 0,001 molare aggiungendo 0,0041 grammi del catalizzatore di bromuro di nichel precedentemente preparato in un vial con 7,5 millilitri di toluene per formare la sospensione di nichel sotto agitazione. Aggiungere 0,5 millilitri di metilcicloesano al 30% in toluene. Agitare per un minuto, facendo passare la miscela di reazione da una sospensione marrone a una soluzione.Successivamente, preparare una soluzione di zinco datico 1,2 molare sciogliendo 0,25 millilitri di zinco datico in 1,75 millilitri di toluene. Impostare tutte le reazioni di polimerizzazione in un reattore a pressione parallelo con agitazione superiore collocato all'interno di una camera a guanti sotto atmosfera di azoto. Programmare la polimerizzazione nel software indicando un volume totale di reazione pari a tre millilitri.Il gas di spurgo è azoto. Il gas di reazione è etilene. La pressione è compresa tra 15 e 150 PSI e il tempo di reazione è di un'ora.La configurazione del reattore, inclusi l'aggiunta dei reagenti e dei solventi, la programmazione del software e il fissaggio dell'assiemaggio superiore per lo stoccaggio, è la fase più critica. Successivamente, inserire nei otto pozzetti le provette in vetro con rivestimento interno. Aggiungere i reagenti secondo la tabella uno.Utilizzare lo strumento di profondità per assicurarsi che i rivestimenti in vetro siano all'altezza appropriata. Inserire quindi le pale agitatrici nell'assiemaggio superiore. Dopo aver riempito le provette di reazione e aver verificato che le guarnizioni O-ring siano correttamente posizionate nelle scanalature metalliche, posizionare con attenzione l'assiemaggio agitatore superiore sulla base e avvitare in modo alternato.Dopo aver serrato adeguatamente tutte le viti, premere avvio nel software. Monitorare la reazione mediante misurazioni dell'assorbimento di gas. Dopo un'ora di polimerizzazione, rimuovere i vial della reazione dalla camera a guanti e precipitare il polietilene aggiungendo acido cloridrico al 5% in metanolo.Quindi rimuovere il solvente ed essiccare il polimero sotto vuoto. Dopo aver determinato la resa del polimero, sciogliere 0,002 grammi del polimero in due millilitri di 1,2,4-triclorobenzene a 135 gradi Celsius. Utilizzare la cromatografia a permeazione su gel o GPC per analizzare il peso molecolare e l'indice di dispersità del polietilene essiccato.Il campione è ora pronto per essere posizionato su un GPC ad alta temperatura per l'analisi. Successivamente, sciogliere da 0,05 a 0,08 grammi del polimero in 0,5 millilitri di tetracloroetano a 130 gradi Celsius. Per l'analisi mediante spettroscopia NMR al carbonio ad alta temperatura per la polimerizzazione con trasferimento di catena, riempire il reattore e programmare il software seguendo le procedure e le analisi descritte in precedenza.Il consumo di gas etilene in funzione del tempo è presentato qui per le diverse pressioni di etilene testate. Il consumo di gas etilene in funzione del tempo è mostrato qui per i campioni contenenti solo il catalizzatore, che viene utilizzato per calcolare la velocità di propagazione. Le tracce di GPC per le polimerizzazioni con trasferimento di catena con valori da zero a 1000 di etilzinco sono mostrate qui.La GPC viene utilizzata per calcolare il peso molecolare e la dispersità dei campioni polimerici. Gli spettri NMR del carbonio dei campioni di polietilene dell'intera serie e uno spettro ingrandito con i picchi etichettati sono mostrati qui. I dati sul peso molecolare vengono utilizzati per calcolare il numero di catene iniziate e il grafico di Mayo.La curva del grafico di Mayo viene utilizzata per calcolare il rapporto tra la velocità di trasferimento della catena e la velocità di propagazione, che a sua volta viene impiegata per determinare la velocità di trasferimento della catena. Una volta acquisita padronanza della tecnica, questa polimerizzazione può essere completata in due ore, se eseguita correttamente. Durante l'esecuzione di questa procedura, è fondamentale prelevare con precisione le soluzioni stock e dispensarle nei vial di reazione, assicurarsi che il reattore sia configurato correttamente e che l'insieme del sistema di agitazione meccanica sia ben fissato in posizione. Dopo aver visionato questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come allestire una polimerizzazione ad alta produttività, caratterizzare il polimero ottenuto e valutare la capacità di un catalizzatore di subire trasferimento di catena mediante analisi cinetica.Non dimenticare che dathyl, lo zinco e il metil luminox sono piroforici e privi di aria. Si devono sempre utilizzare tecniche in condizioni prive di aria quando si esegue questa procedura.

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Chimica

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