Paralel Basınç Reaktörleri ve Zincir Transferi Polimerizasyon bir Kinetik Analizi Etilen Polimerizasyonlar

Bu prosedürün genel amacı, yüksek kapasiteli bir polimerizasyon kurmak ve elde edilen polimerin ayrıntılı karakterizasyonu ve kinetik analizi yoluyla bir katalizörün zincir transferi gerçekleştirme yeteneğini değerlendirmektir. Bu yöntem, çeşitli polimerlere giden verimli yollar üretmek için zincir transferinden yararlanabilen yeni tasarlanmış katalizörlerle bağlantılı, polimerizasyon kataliziyle ilgili temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olur. Bu tekniğin temel avantajı, yüksek kapasiteli polimerizasyonların verimli katalizör taramasına ve geniş bir reaksiyon koşulları aralığında katalizörlerin doğrudan karşılaştırılmasına olanak tanımasıdır.

Bu tekniği, laboratuvarımdaki doktora sonrası araştırmacı Dr. Ryan Hugh uygulamalı olarak gösterecek. İlk olarak, 100 mL'lik yuvarlak tabanlı bir balon içerisinde 1 mL 2,3-bütandion ve 2,8 mL 2,6-dimetilanilini 20 mL metanol içinde çözün. 0,4 mL formik asit ekledikten sonra, diamini çökelece kadar reaksiyonu oda sıcaklığında karıştırın; bu işlem genellikle bir ila iki saat sürer.

Bunun ardından, reaksiyon karışımını cam frit ve filtrasyon balonu ile süzün ve sarı katıyı 20 milliliters soğuk metanol ile yıkayın. Daha sonra katıyı vakumda kurutun. Bir glove box içerisinde, bir gram dim eth nickel bromide ve 1,1 gram biz birleştirin.

50 ml'lik yuvarlak tabanlı bir balona iki altı dimetil fenil, iki üç bütan dion ekleyin, üzerine 20 ml diklorometan ilave edin ve oda sıcaklığında gece boyunca karıştırın. Ertesi gün, reaksiyon karışımını cam frit ve filtrasyon balonu ile süzün. Kahverengi katıyı 75 ml klorometan ile yıkayın ve vakumda kurutun.

Önceden hazırlanmış 0.0041 gram nikel bromür katalizörünü 7.5 mililitre toluen içeren bir viyale ekleyerek 0.001 molar katalizör stok çözeltisi hazırlayın ve nikel süspansiyonunu karıştırın. Toluen içinde %30 metil luan'dan 0.5 mililitre ekleyin. Reaksiyon karışımı kahverengi bir süspansiyondan çözeltiye dönüşene kadar bir dakika boyunca karıştırın.

Ardından, 0,25 mililitre dathyl zinc'in 1,75 mililitre toluen içinde çözülmesiyle 1,2 molar dathyl zinc çözeltisi hazırlayın. Tüm polimerizasyon reaksiyonlarını, azot atmosferli bir glove box içerisinde bulunan, üstten karıştırmalı paralel bir basınç reaktöründe kurun. Yazılımdaki polimerizasyon ayarlarında toplam reaksiyon hacmini üç mililitre olarak belirtin.

Süpürme gazı azottur. Reaksiyon gazı etilendir. Basınç 15 ile 150 PSI arasındadır ve reaksiyon süresi bir saattir.

Reaktiflerin ve çözücülerinin eklenmesi, yazılımın programlanması ve üst depolama düzeneğinin sabitlenmesi dahil olmak üzere reaktörün kurulumu en kritik adımdır. Bunun ardından sekiz kuyuya cam astar reaksiyon tüplerini yerleştirin. Reaktifleri tablo bir'e göre ekleyin.

Cam linerların uygun yükseklikte olduğundan emin olmak için derinlik aracını kullanın. Ardından, bıçak pervaneleri üst düzeneğe yerleştirin. Reaksiyon tüplerini doldurduktan ve O-ringlerin metal oluklara düzgünce oturduğundan emin olduktan sonra, üst karıştırma düzeneğini dikkatlice tabana yerleştirin ve vidaları çaprazlama sırayla sıkın.

Tüm vidalar yeterince sıkıldıktan sonra, yazılımdaki başlat düğmesine basın. Reaksiyonu gaz alımı ölçümleri aracılığıyla izleyin. Bir saatlik polimerizasyonun ardından, reaksiyon tüplerini eldiven kutusundan çıkarın ve metanol içindeki %5 hidroklorik asit ekleyerek polietileni çöktürün.

Ardından solventi uzaklaştırın ve polimeri vakum altında kurutun. Polimer verimini belirledikten sonra, 0,002 gram polimeri 135 °C'de iki mL 1 2 4 tri klorobenzen içinde çözün. Kurutulmuş polietilenin moleküler ağırlığını ve dağılım indeksini analiz etmek için jel permeasyon kromatografisi veya GPC kullanın.

Bu numune artık analiz için yüksek sıcaklık GPC'ye yerleştirilmeye hazırdır. Ardından, 0,05 ila 0,08 gram polimeri 130 °C'de 0,5 ml deregrade tetrakloroetan içerisinde çözün. Zincir transfer polimerizasyonu için yüksek sıcaklık karbon NMR spektroskopi analizi için reaktörü doldurun ve önceden açıklanan prosedürleri ve analizleri takip ederek yazılımı programlayın.

Test edilen farklı etilen basınçları için etilen gazı tüketiminin zamana göre değişimi burada sunulmuştur. Yayılma hızını hesaplamak için kullanılan, yalnızca katalizör içeren numuneler için etilen gazı tüketiminin zamana göre değişimi burada gösterilmiştir. 0 ile 1000 arasında etil çinko içeren zincir transfer polimerizasyonlarına ait GPC izleri burada görüntülenmiştir.

GPC, polimer örneklerinin moleküler ağırlığını ve dispersitesini hesaplamak için kullanılır. Tüm serideki polietilen örneklerinin karbon NMR spektrumları ve piklerin etiketlendiği yakınlaştırılmış bir spektrum burada gösterilmiştir. Moleküler ağırlık verileri, başlatılan zincir sayısını ve Mayo grafiğini hesaplamak için kullanılır.

Mayo grafiğinin uyumu, zincir aktarım hızının yayılma hızına oranını hesaplamak için kullanılır ve bu oran zincir aktarım hızının hesaplanmasında kullanılır. Uzmanlaşıldığında, bu polimerizasyon uygun şekilde gerçekleştirilirse iki saat içinde tamamlanabilir. Bu prosedürü uygularken, stok çözeltilerin reaksiyon tüplerine doğru şekilde dağıtılması, reaktörün düzgünce yapılandırılması ve üstten karıştırma düzeneğinin yerine sağlamca sabitlenmesi önemlidir. Bu videoyu izledikten sonra, yüksek verimli bir polimerizasyonun nasıl kurulacağı, elde edilen polimerin nasıl karakterize edileceği ve bir katalizörün kinetik analiz yoluyla zincir aktarımı gerçekleştirme kapasitesinin nasıl değerlendirileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

Dathyl, çinko ve metil luminox'un piroforik olduğunu ve hava içermemesi gerektiğini unutmayın. Bu prosedür uygulanırken her zaman uygun teknikler kullanılmalıdır.