پايان نامه جهت اخذ درجة کارشناسي ارشد رشتة شيمي
(گرايش شيمي کاربردي – پليمر)
عنوان:
پليمريزاسيون اتيلن با کاتاليزوري بر مبناي کروم و بررسي برخي از پارامترهاي مؤثر در پليمريزاسيون
اساتيد راهنما:
دکتر پيمان نجفي مقدم
دکتر سيروس نوري
تنظيم و نگارش:
محمد امين غفاري مهر
مهر ماه 1391
(حق چاپ و تکثير مطالب اين پايان‌نامه براي دانشگاه اروميه محفوظ است)
سپاس خداي را که هرچه دارم از اوست و بزرگترين اميد و ياورم در لحظه لحظه زندگيست
تقديم به:
پدر و مادر بزرگوارم؛
که عالمانه به من آموختند تا چگونه در عرصه زندگي، ايستادگي را تجربه نمايم
همسر فداکارم؛
درياي بيکران محبت که وجودم برايش همه رنج بود و وجودش برايم همه مهر
با سپاس فراوان از اساتيد فرزانه و بزرگوارم:
جناب آقاي دکتر نجفي مقدم
و
جناب آقاي دکتر نوري
به پاس تمام زحمات و راهنمايي‌هاي ارزنده و بي‌دريغشان
با سپاس و قدرداني از:
هيئت محترم داوران جناب پروفسور خلفي و جناب آقاي دکتر گلصنملو
رياست محترم مجتمع شرکت پليمر آريا ساسول جناب آقاي مهندس دلجوان
رياست محترم واحد توليد پلي‌اتيلن متوسط و سنگين شرکت پليمر آريا ساسول جناب آقاي مهندس گنجي
رياست محترم آزمايشگاه واحد توليد پلي‌اتيلن مجتمع پتروشيمي تبريز جناب آقاي مهندس روح فروزنده
پرسنل محترم آزمايشگاه واحد توليد پلي‌اتيلن مجتمع پتروشيمي تبريز
دوست و همکار عزيزم جناب آقاي اميررضا فارغي
تمامي همکاران گرانقدرم در آزمايشگاه پلي‌اتيلن شرکت پليمر آريا ساسول
چکيده:
پليمريزاسيون اتيلن در حضور کاتاليزور فيليپس و در فاز دوغابي با موفقيت انجام گرفت. در ادامة کار، تأثير برخي از پارامترهاي مؤثر در پليمريزاسيون اعم از اثر تري‌آلکيل آلومينيم، اثر کومونومر 1- هگزن، اثر هيدروژن و همچنين اثر جايگزيني حلال مورد بررسي قرار گرفت. تغييرات در اکتيويتة کاتاليست، ميزان توليد محصول و همچنين آناليز برخي از مهم‌ترين خصوصيات محصولات بدست آمده نظير تعيين سرعت جريان مذاب، تعيين دانسيتة حالت مذاب و دانسيتة توده‌اي و همچنين آناليز اندازة ذرات، اين تأثيرات را به خوبي نشان مي‌دهد.
واژه‌هاي کليدي: پليمريزاسيون اتيلن؛ کاتاليزور فيليپس؛ فاز دوغابي
عنوانصفحه
فصل اول: مقدمه – بررسي منابع
پيشگفتار2
1-1- پلي‌اتيلن تجاري3
1-1-1- تاريخچة پلي‌اتيلن3
1-1-2- پلي‌اتيلن از ديدگاه اقتصادي8
1-1-3- مقايسة کاتاليزور فيليپس با ساير کاتاليزورها10
1-2- ساختار کاتاليزور فيليپس و مکانيسم عملکرد آن13
1-3- توسعة کاتاليزورهاي فيليپس14
1-4- روش‌هاي آناليز محصولات پليمري16
1-4-1- سرعت جريان مذاب17
1-4-2- دانسيتة حالت مذاب17
1-4-3- دانسيتة توده‌اي18
1-4-4- آناليز اندازة ذرات19
1-5- اهداف کار پژوهشي حاضر21
فصل دوم: بخش تجربي – مواد و روش‌ها
2-1- مواد شيميايي مورد استفاده23
2-1-1- هگزان نرمال (n-Hexane)23
2-1-2- 1- هگزن ((1-Hexene23
2-1-3- محلول تري n- اکتيل آلومينيم ((TnOA در هگزان نرمال23
2-1-4- کاتاليزور فيليپس (Phillips Catalyst)23
2-1-5- اتيلن ((Ethylene24
2-1-6- هيدروژن (H2)24
2-2- دستگاه‌هاي مورد استفاده24
2-2-1- راکتور تحقيقاتي24
2-2-2- دستگاه تعيين سرعت جريان مذاب25
2-2-3- دستگاه تعيين دانسيتة حالت مذاب25
2-2-4- دستگاه آناليز اندازة ذرات25
2-3- روش‌هاي تجربي25
2-3-1- شماي کلي راکتور25
2-3-2- بررسي اثر TnOA27
2-3-3- بررسي اثر کومونومر 1- هگزن28
2-3-4- بررسي اثر هيدروژن29
2-3-5- کوپليمريزاسيون اتيلن با 1- هگزن در حضور هيدروژن29
2-3-6- بررسي اثر جايگزيني حلال30

فصل سوم: بحث و نتيجه‌گيري
3-1- روند کلي واکنش پليمريزاسيون اتيلن32
3-2- بررسي اثر TnOA33
3-3- بررسي اثر کومونومر 1- هگزن38
3-4- بررسي اثر هيدروژن43
3-5- بررسي کوپليمريزاسيون اتيلن با 1- هگزن در حضور هيدروژن48
3-6- بررسي اثر جايگزيني حلال49
نتيجه‌گيري50
فهرست منابع51

فهرست شکل‌ها
شکل (1-1) – ساختار آرايش‌هاي مولکولي مختلف پلي‌اتيلن9
شکل (1-2) – منحني توزيع جرم مولکولي محصولات پليمري توليد شده توسط سيستم‌هاي مختلف کاتاليستي11
شکل (1-3) – منحني تغييرات ويسکوزيته در مقابل تغيير سرعت برش12
شکل (1-4) – مکانيسم احتمالي پليمريزاسيون اتيلن در حضور کاتاليزور فيليپس14
شکل (3-1) – واکنش حذف رطوبت توسط تري‌آلکيل آلومينيم32
شکل (3-2) – دياگرام مربوط به اثر TnOA بر روي قابليت توليد محصول35
شکل (3-3) – دياگرام مربوط به اثر TnOA بر روي سرعت جريان مذاب36
شکل (3-4) – دياگرام مربوط به اثر TnOA بر روي دانسيته36
شکل (3-5) – دياگرام مربوط به اثر TnOA بر روي دانسيتة توده‌اي37
شکل (3-6) – دياگرام مربوط به اثر TnOA بر روي اندازة متوسط ذرات37
شکل (3-7) – هيستوگرام مربوط به توزيع اندازة ذرات در بررسي اثر TnOA38
شکل (3-8) – دياگرام مربوط به اثر کومونومر 1- هگزن بر روي قابليت توليد محصول40
شکل (3-9) – دياگرام مربوط به اثر کومونومر 1- هگزن بر روي سرعت جريان مذاب41
شکل (3-10) – دياگرام مربوط به اثر کومونومر 1- هگزن بر روي دانسيته41
شکل (3-11) – دياگرام مربوط به اثر کومونومر 1- هگزن بر روي دانسيتة توده‌اي42
شکل (3-12) – دياگرام مربوط به اثر کومونومر 1- هگزن بر روي اندازة متوسط ذرات42
شکل (3-13) – هيستوگرام مربوط به توزيع اندازة ذرات در بررسي اثر کومونومر 1- هگزن43
شکل (3-14) – واکنش انتقال به هيدروژن در پليمريزاسيون اتيلن43
شکل (3-15) – دياگرام مربوط به اثر هيدروژن بر روي قابليت توليد محصول45
شکل (3-16) – دياگرام مربوط به اثر هيدروژن بر روي سرعت جريان مذاب45
شکل (3-17) – دياگرام مربوط به اثر هيدروژن بر روي دانسيته46
شکل (3-18) – دياگرام مربوط به اثر هيدروژن بر روي دانسيتة توده‌اي46
شکل (3-19) – دياگرام مربوط به اثر هيدروژن بر روي اندازة متوسط ذرات47
شکل (3-20) – هيستوگرام مربوط به توزيع اندازة ذرات در بررسي اثر هيدروژن47
فهرست جداول
جدول (3-1) – داده‌هاي مربوط به بررسي اثر TnOA در پليمريزاسيون اتيلن با کاتاليست بر پاية کروم34
جدول (3-2) – درصد توزيع اندازة ذرات در بررسي اثر TnOA34
جدول (3-3) – داده‌هاي مربوط به خواص فيزيکي محصولات در پليمريزاسيون اتيلن در حضور کومونومر 1- هگزن39
جدول (3-4) – درصد توزيع اندازة ذرات در پليمريزاسيون اتيلن در حضور کومونومر 1- هگزن40
جدول (3-5) – پليمريزاسيون اتيلن با غلظت متفاوت هيدروژن و داده‌هاي حاصل از آناليز پليمرهاي حاصل44
جدول (3-6) – درصد توزيع اندازة ذرات در پليمريزاسيون اتيلن با غلظت متفاوت هيدروژن44
جدول (3-7) – داده‌هاي مربوط به خواص فيزيکي محصولات در کوپليمريزاسيون اتيلن با 1- هگزن در حضور هيدروژن48
جدول (3-8) – درصد توزيع اندازة ذرات در کوپليمريزاسيون اتيلن با 1- هگزن در حضور هيدروژن48
جدول (3-9) – داده‌هاي مربوط به خواص فيزيکي محصولات در بررسي اثر جايگزيني حلال49
جدول (3-9) – درصد توزيع اندازة ذرات در بررسي اثر جايگزيني حلال49

پيشگفتار:
پلي‌اتيلن خطي، متداول‌ترين نوع پلاستيک، حدود بيش از نيم قرن پيش بطور تصادفي در کمپاني فيليپس پتروليوم توليد شد و مشخص گرديد که اکسيد کروم نشانده شده بر روي سيليکا قابليت پليمريزاسيون ?- اولفين‌ها را دارا مي‌باشد. سيستم کاتاليستي مشابه در حالت اصلاح شده، امروزه توسط کمپاني‌هاي متعددي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، بطوريکه مقادير بسيار زيادي از پلي‌اتيلن با دانسيتة بالا و همچنين برخي از پليمرهاي با دانسيتة پايين توسط اين سيستم توليد مي‌گردند. امروزه نسل جديد اين کاتاليزورها فعاليت بسيار بالايي داشته و محصولات پليمري حاصل از آن‌ها جهت مصارف مدرن صنعتي با کاربردهاي ويژه مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
عليرغم بيش از نيم قرن بررسي‌هاي جهاني و انتشار بيش از 700 مقاله، همچنان بحث‌هاي زيادي حول محور اين کاتاليست‌ها وجود دارد. يکي از مشکلاتي که قدمت زيادي در زمينة توسعة اين کاتاليست‌ها دارد، حالت‌هاي اکسيداسيون متعدد فلز کروم و تعداد کم سايت‌هاي فعال بر روي اين نوع کاتاليست‌ها مي‌باشد، که موجب شده است موانعي بر سر راه توسعة هرچه بيشتر اين کاتاليزورها وجود داشته باشد.
نوشتة حاضر، با نگاهي صنعتي و بر پاية تجربيات تجاري دانشمندان کمپاني فيليپس پتروليوم که مدت زماني بالغ بر 60 سال را در داشتن امتياز اين کاتاليزورها پيشرو مي‌باشند، نگارش شده است.
1-1- پلي‌اتيلن تجاري
1-1-1- تاريخچة پلي‌اتيلن
LDPE اولين نوع پلي‌اتيلن توليد شده به شکل تجاري بود که توسط شرکتImperial Chemical Industries (ICI) در سال 1938 توليد و به بازار عرضه شد [3-1]. اساس اين فرآيند بر محور پليمريزاسيون راديکال آزاد و تحت فشار بالا بود و محصول توليدي شامل گسترة وسيعي از زنجيرهاي پليمري با شاخه‌هاي جانبي کوتاه و بلند بود. سرعت شاخه‌دار شدن در اين فرآيند در حدي است که حتي شاخه‌هاي جانبي نيز خود داراي شاخه مي‌شوند، ساختاري که گاهي از آن با عنوان “توپ کرکي” ياد مي‌شود. ساختار مزبور مانع از آن مي‌شود که مولکول پليمر با مولکول کناري خود در هم پيچيده شود، که اين مسئله بطور محسوسي بر رفتار ماده هنگام قالب‌گيري تأثير مي‌گذارد.
فرآيندهاي صنعتي توليد HDPE و LLDPE در اوايل دهة 1950 و در نتيجة کشف سه نوع کاتاليست بصورت کاملاً مستقل، در سه مکان مختلف و با سه نوع متفاوت از فلزات واسطه توسعه يافت [10-2]. مقايسة روشي که اين محققان و کمپاني‌هاي مربوطه در پيش گرفته‌اند بسيار جالب است، که توسط J. P. Hogan بصورت خلاصه ارائه شده است [4و2]. مشابه بسياري از اکتشافات بزرگ، هر سة اين کشف‌ها هم به نوعي تصادفي بود.
کاتاليزور فيليپس، که شامل ترکيب Cr/silica و يا Cr/silica-alumina است، در نيمة دوم سال 1951 توسط J. Paul Hogan و Robert L. Banks در لابراتوار تحقيقاتي شرکت فيليپس در بارتلزويل اوکلاهما کشف شد [8] و اولين گزارشات بصورت Patent در 27 ژانوية 1953 منتشر گرديد. در آن زمان، Hogan و Banks سعي داشتند پروپيلن را ديمريزه کنند، که بطور غير منتظره‌اي محصولي پليمري بدست آوردند. کشف مزبور سپس به پلي‌اتيلن تعميم داده شد و پليمرهايي با دانسيتة حدود g/mL 97/0-95/0 حاصل گرديد، که نشانگر توليد پلي‌اتيلن خطي بود. شرکت فيليپس بلافاصله فرآيند صنعتي توليد کاتاليست را توسعه داد، که در کمتر از 4 سال پس از کشف کاتاليست موفق به ارائة امتياز گرديد. امتياز فيليپس شامل طراحي سايت، توليد پلي‌اتيلن به ميزان lb. 1000 جهت توسعة بازار مصرف، کمک به راه‌اندازي سايت و همچنين تبادل اطلاعات مربوطه بصورت کامل بود.
دو سال بعد، يعني در اکتبر 1953، کشف اتفاقي ديگري توسط Karl Ziegler و همکارانش در موسسة تحقيقاتي ماکس پلانک در مولهايم آلمان رخ داد [10]. کاتاليزور توليد شده توسط Ziegler شامل تيتانيم کلرايد ترکيب شده با آلکيل آلومينيم بود. اولين گزارشات سريعاً بصورت Patent در 17 اکتبر 1953 منتشر گرديد که در آن پليمري با دانسيتة حدود g/mL 94/0 گزارش شد. Ziegler اين کشف را در کمتر از يک سال به ثبت رساند، که در آن تنها متد آزمايشگاهي را ارائه نمود و خريداران اين امتياز موظف بودند بطور مستقل آن را توسعه دهند. شرکت Hoechst از اولين خريداران اين امتياز بود. يکي از اولين مشکلاتي که وجود داشت و بطور مشخص در اين امتياز به آن اشاره نشده بود، چگونگي کنترل جرم مولکولي پليمر بود [2].
سيستم کاتاليستي سوم در نيمة دوم سال 1950 توسط Alex Zletz در موسسة Standard Oil در اينديانا کشف گرديد [12و11]. اين کاتاليزور شامل موليبدنيم کاهش يافته بر روي آلومينا بود. اولين Patentها در 28 آوريل 1951 منتشر گرديد که در آن پليمري با دانسيتة حدود g/mL 96/0 گزارش شده بود. اين کشف با روشي متفاوت با آنچه در مورد اکتشافات قبلي بيان شد انجام گرفت. جدا از اهميت آن، موسسة مربوطه مشاوري را استخدام نمود تا جهت بهبود پلي‌اتيلن خطي توليد شده تلاش کند، که رايزن مربوطه ارزيابي دلسرد کننده‌اي را ارائه نمود. ارزيابي او منجر به تعويق راه‌اندازي سايت‌هاي تجاري گرديد، و اين امر تا زماني ادامه يافت که سيستم‌هاي فيليپس و زيگلر سايت‌هاي خود را راه‌اندازي کرده و در مسير پيشرفت در زمينة توليد تجاري بودند [16-13و4]. در سال 1961، اولين سايت با تکنولوژي پلي‌اتيلن Standard Oil اينديانا در ژاپن راه‌اندازي گرديد، اما متأسفانه اين کشف تأثير بسيار کمي در توسعة صنعت پلي‌اتيلن خطي داشت و در مدت زمان کمي اين فرآيند از بين رفت.
اين مسئله، اصل بسيار مهمي را که امروزه نيز در صنعت پلي‌اتيلن صادق است، بيان مي‌دارد. همواره يک مزيت بسيار بزرگ در اين که در بازار مصرف بايد اولين بود، وجود دارد؛ زيرا همواره اولين محصول خصوصيات فرآيندي را معرفي مي‌کند که محصولات متعاقب آن (به بيان ديگر محصولات بهبود يافته) با آن مواجه هستند.
پس از کشف کاتاليست در موسسة فيليپس، بلافاصله بررسي‌ها به منظور راه‌اندازي سايت‌هاي پايلوت آغاز گرديد. در سال 1954، اطلاعات کافي جهت راه‌اندازي يک فرآيند Continuous در اشل تجاري در دست بود. ابتدا يک سايت با توليد روزانه 1000 پوند ساخته شد و در اوايل سال 1955 به بهره‌برداري رسيد. در همان سال، راه‌اندازي سايت صنعتي با توليد 75 ميليون پوند HDPE در سال به همراه سايت ديگري با ظرفيت توليد سالانه 180 ميليون پوند اتيلن تصويب گرديد. با توجه به اينکه هيچ توليد کننده‌اي نمي‌توانست بطور کامل پاسخگوي پتانسيل بازار مصرف اين کشف باشد، لذا هيئت مديرة شرکت فيليپس تصميم گرفت اکتشاف خود را بصورت امتياز درآورد. گرچه تا آن زمان هيچ سايت تجاري راه‌اندازي نشده و هيچگونه بازار مصرفي وجود نداشت، با اين حال 9 شرکت از 7 کشور به سرعت قرارداد خريد امتياز را در بين سال‌هاي 1955 و 1956 امضا کردند [17و2]. اين شرکت‌ها عبارت بودند از: Union Carbide (ايالات متحده)، Allied (ايالات متحده)، British Petroleum (بريتانيا)، Soltex-Celanese (ايالات متحده)، Rhone Poulenc (فرانسه)، Solvay (ايتاليا)، Eletroteno (برزيل)، BASF (آلمان) و Showa Denko (ژاپن). براي هريک از اين شرکت‌ها اطلاعات تکنيکي، طراحي سايت و همچنين نمونه‌هاي پليمري حاصل از يک سايت توسعه يافته در اوکلاهما به منظور ارزيابي بازار در اختيار قرار گرفت.
در سال 1956، اولين سايت فيليپس به بهره‌برداري رسيد. کمي پس از آن، سايت‌هاي امتياز دار ساخته شده و مورد بهره‌برداري قرار گرفتند. هموپليمرهايي با انديس ذوب کمتر از 1، اولين گريدهايي از HDPE بودند که توسط فرآيند فيليپس معرفي گرديدند. فروش محصول (که از آن با نام Marlex ياد مي‌شد)، در سال‌هاي اول به دليل تازگي آن در بازار خريد به کندي انجام مي‌گرفت، اما پس از سال 1958، کاربردهاي فراواني براي HDPE حاصل از سيستم فيليپس به وجود آمد.
در سال 1958، کوپليمرهاي اتيلن – بوتن به بازار معرفي گرديده و پس از آن به سرعت ساير گريدهاي کوپليمر مزبور توسعه يافتند [18]. در چهار سال اول، فرآيند غالب براي توليد پليمر، فرآيند محلول (SF)1 بود، که در آن محصول پليمري به محض توليد، در حلال سيکلوهگزان حل مي‌شد [19]. در اين فرآيند، اتيلن و 1- بوتن در دماي C°175-125 و تحت فشار MPa 5/3-9/2 (psi 500-400) به سيستم اعمال مي‌گرديد. کاتاليزورهاي اوليه چندان فعال نبودند، بطوريکه محصولي بيش از چند صد کيلوگرم به ازاي يک کيلوگرم کاتاليست توليد نمي‌شد. به همين دليل، باقيماندة کاتاليست در سال‌هاي اول بوسيلة فيلتراسيون و پس از آن توسط سانتريفيوژ از محصول جداسازي مي‌شد.
در اوايل دهة 1950، اکتشافات آزمايشگاهي در شرکت فيليپس منجر به معرفي فرآيند ديگري گرديد که بهرة بالاتري داشت. بجاي انحلال محصول پليمري، محصول مورد نظر بصورت ذرات غير محلول در يک حلال هيدروکربني غوطه‌ور مي‌شد. در اوايل سال 1961، اين فرآيند دوغابي يا ذره‌اي (PF)2 بصورت تجاري در سايت هوستون فيليپس به بهره‌برداري رسيد [21و20] و به سرعت امتياز آن توسط شرکت‌هاي تحت امتياز فيليپس خريداري شد. بعنوان حلال يا بستر پليمريزاسيون، پارافيني با نقطة جوش پايين و شرايط پليمريزاسيون در دماي C°110-70 و فشار MPa 2/4 (psi 600) پيشنهاد گرديد. ابتدا n- پنتان استفاده شد، سپس ايزوپنتان و در نهايت ايزوبوتان جايگزين شد. بهبود فعاليت کاتاليست تا جايي پيش رفت که نيازي به جداسازي کاتاليست از محصول وجود نداشت و بعنوان ناخالصي بسيار ناچيز در محصول بدست آمده باقي مي‌ماند. قابليت توليد محصول3 در حد چندين هزار کيلوگرم به ازاي يک کيلوگرم کاتاليست کاملاً طبيعي بود.
در سال 1968، کوپليمرهاي جديدي معرفي گرديدند که در آنها بجاي 1- بوتن از 1- هگزن استفاده شده بود. اين امر باعث بهبود خواص فيزيکي پليمرهاي توليد شده با کاتاليزورهاي Cr/silica گرديد. فرآيند جديدي جهت توليد LLDPE در سال 1969 توسط شرکت فيليپس معرفي شد [23و22] و پليمرهايي با دانسيتة برابر با g/mL 925/0 توسط فرآيند اصلاح شدة دوغابي بوسيلة کاتاليزورهاي کروم توليد گرديد.
در دهة 1970، موسسة Union Carbide تکنولوژي بستر سيال فاز گازي را معرفي کرد، که در آن LLDPE به آساني با استفاده از کاتاليزور زيگلر – ناتا توليد مي‌شد. در اواخر دهة 1980، پيشرفت‌هاي بوجود آمده در شرکت فيليپس اين امکان را فراهم کرد که کاتاليزورهاي بر پاية کروم نيز HDPE و LLDPE را در همان شرايط و با همان سهولت توليد نمايند [27-24]. امروزه راکتورهاي پيشرفته قابليت توليدي بالغ بر 500 ميليون کيلوگرم پلي‌اتيلن در سال را دارا مي‌باشند.
گرچه کاتاليزورهاي فيليپس عمدتاً جهت توليد پلي‌اتيلن مورد استفاده قرار مي‌گيرند، اما به خوبي قابليت پليمريزاسيون ساير اولفين‌ها (نظير پروپيلن) را نيز دارا مي‌باشند. همانطور که پيشتر اشاره شد، Hogan و Banks اين کاتاليست را هنگام کار با پروپيلن کشف کرده بودند. اگرچه برخلاف کاتاليزورهاي زيگلر – ناتا کاتاليزورهاي فيليپس محصولاتي با جهت‌گيري‌هاي خاص فضايي توليد نمي‌کنند، اما توليد پلي‌پروپيلن کريستالي توسط اين کاتاليزورها در سال 1983 گزارش شده است [28].
در ادامه، پس از ارائة توضيحاتي در رابطه با ساختار پلي‌اتيلن و انواع آن از ديدگاه تجاري، به مقايسة کاتاليزورهاي فيليپس با ساير کاتاليزورهاي متداول در پليمريزاسيون اتيلن و همچنين مطالعة ساختار و مکانيسم کاتاليزورهاي بر پاية کروم پرداخته شده است.
1-1-2- پلي‌اتيلن از ديدگاه اقتصادي
کاتاليزور فيليپس از ابتدا (ولي نه بطور انحصاري) جهت توليد پلي‌اتيلن استفاده شده است. پلي‌اتيلن در ظاهر ساده‌ترين پليمر است که از واحدهاي تکرار شوندة متيلني تشکيل شده است، ولي با اين‌حال، توليدکنندگان و مصرف‌کنندگان پلي‌اتيلن آن را “ساده ولي پر قابليت” مي‌خوانند. صدها گريد مختلف از پلي‌اتيلن وجود دارد که براي مصارف مختلف توسط توليدکنندگان متعددي به بازار عرضه مي‌گردد. اين گريدهاي مختلف در جرم مولکولي، توزيع جرم مولکولي، نوع و تعداد شاخه‌ها، توزيع شاخه‌ها در مقايسه با توزيع جرم مولکولي و همچنين آرايش مولکولي تفاوت دارند.
از نظر آرايش مولکولي، سه فرم تجاري عمده براي پلي‌اتيلن وجود دارد:
1) پلي‌اتيلن با دانسيتة پايين (LDPE)4؛
2) پلي‌اتيلن با دانسيتة بالا (HDPE)5؛
3) پلي‌اتيلن خطي با دانسيتة پايين (LLDPE)6.
اين سه نوع آرايش مولکولي، منجر به ايجاد گسترة وسيعي از خصوصيات فيزيکي و خواص قالب‌گيري مي‌گردد. اين مواد عمدتاً در درجه و نوع شاخه‌دار بودن تفاوت دارند. ساختار آرايش‌هاي ياد شده در شکل (1-1) نشان داده شده است.
شکل (1-1) – ساختار آرايش‌هاي مولکولي مختلف پلي‌اتيلن
پلي‌اتيلن يک مادة نيمه کريستالي است که در آن فرم‌هاي کريستالي و آمورف بهم متصل شده‌اند. شاخه‌دار شدن، کريستالينيته را کاهش داده و موجب مي‌شود پليمر به حالت آمورف سوق پيدا کند. اين حالت به آساني با اندازه‌گيري دانسيته قابل شناسايي است، زيرا فاز کريستالي دانسيته‌اي در حدود g/mL 1 دارد، در حالي‌که دانسيتة فاز آمورف g/mL 87/0 مي‌باشد. بنابراين دانسيتة اندازه‌گيري شده، معياري از درجة شاخه‌دار شدن خواهد بود.
پلي‌اتيلن پرمصرف‌ترين نوع پلاستيک در دنيا بوده و در ميان سه نوع پلي‌اتيلن ذکر شده، HDPE بيشترين بازار مصرف را به خود اختصاص داده است. کاتاليزور فيليپس در اصل جهت توليد HDPE مورد استفاده قرار مي‌گيرد، هرچند مقاديري از LLDPE نيز توسط کاتاليزورهاي کروم توليد مي‌گردد. کاتاليزورهاي فيليپس، عهده‌دار توليد حدود %50-40 کل HDPE دنيا مي‌باشند. بيشترين استفادة HDPE در صنايع قالب‌گيري جهت توليد بطري‌ها، تانک‌هاي سوخت و ساير ظروف مي‌باشد. امروزه کاتاليزورهاي فيليپس بطور انحصاري جهت توليد اين رزين‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ساير مصارف HDPE شامل توليد لوله‌ها، فيلم‌ها، صفحات مختلف و غيره مي‌باشد. در ميان سه نوع پلي‌اتيلن ياد شده، HDPE بيشترين کاربرد را داشته و کاتاليزور فيليپس بيشترين امکان را در توليد اين ماده در گريدهاي مختلف دارا مي‌باشد.
1-1-3- مقايسة کاتاليزور فيليپس با ساير کاتاليزورها
امروزه پلي‌اتيلن‌هاي خطي (HDPE و LLDPE)، با سه نوع متفاوت از کاتاليزورهاي فلزات واسطه توليد مي‌گردند:
1) کاتاليزورهاي اکسيد کروم (کاتاليزورهاي فيليپس)؛
2) کاتاليزورهاي تيتانيم کلرايد (کاتاليزورهاي زيگلر – ناتا)؛
3) کاتاليزورهاي متالوسن.
اين سه نوع کاتاليست بطور چشمگيري متفاوت از همديگر هستند، مخصوصاً به لحاظ محصول پليمري که توليد مي‌کنند. به عنوان مثال، کاتاليزورهاي فيليپس محصولاتي با توزيع جرم مولکولي پهن توليد مي‌کنند. پلي‌ديسپرسيتي (Mw/Mn، معياري از توزيع جرم مولکولي) در محصولات توليدي توسط کاتاليزورهاي فيليپس، در محدوده‌اي مابين عدد 0/4 تا بيش از 100 قرار دارد. در مقابل، متالوسن‌ها (عموماً کاتاليزورهاي تک سايتي)، باريک‌ترين توزيع جرم مولکولي را در محدودة 0/2 ايجاد مي‌کنند. اين عدد از لحاظ تئوري، کمترين مقداري است که توسط سيستم‌هاي غير زنده با کاتاليزورهاي کئورديناسيوني مي‌تواند توليد گردد. مابين اين دو حالت، کاتاليست‌هاي زيگلر – ناتا پليمرهايي با پلي‌ديسپرسيتي حدود 0/5-0/4 توليد مي‌کنند. اين تفاوت‌ها در توزيع جرم مولکولي پليمرها از کاتاليزوري به کاتاليزور ديگر، بازتاب تعداد سايت‌هاي فعال موجود در اين کاتاليست‌ها مي‌باشد. شکل (1-2) تفاوت‌هاي مربوط به توزيع جرم مولکولي پليمرهاي توليد شده توسط سيستم‌هاي متالوسن، زيگلر – ناتا و همچنين سيستم‌هاي مختلف کاتاليزورهاي فيليپس را نشان مي‌دهد. انديس‌هاي ديسپرسيون نشان داده شده به ترتيب 0/2 (سيستم‌هاي متالوسن)، 0/4 (سيستم‌هاي زيگلر – ناتا) و 65-8 (سيستم‌هاي فيليپس) مي‌باشند.
شکل (1-2) – منحني توزيع جرم مولکولي محصولات پليمري توليد شده توسط سيستم‌هاي مختلف کاتاليستي
انواع پلي‌اتيلن‌ها با توزيع جرم مولکولي متفاوت، نقش بسيار ممتازي را در فرآيند رزين‌هاي ذوب شده و کاربردهاي هريک در فرآيند قالب‌گيري ايفا مي‌کند. اين نکته در شکل (1-3) نشان داده شده است، که ويسکوزيتة هريک از سه نوع پليمر را در مقابل سرعت برش نشان مي‌دهد. پليمر توليد شده توسط سيستم فيليپس، بطور مشخصي نسبت به دو نوع ديگر از مشخصات برشي بهتري برخوردار است، که ناشي از توزيع پهن جرم مولکولي آن مي‌باشد. اين خاصيت بدين معني است که پليمر ذوب شده به راحتي تحت فشار جريان مي‌يابد، اما هنگامي که تحت فشار و برش قرار ندارد، در مقابل جريان پيدا کردن مقاومت مي‌کند. بنابراين اين نوع پليمر، به راحتي در سرعت‌هاي بالاي برش اکستروده مي‌گردد. اين مشخصه که “قدرت ذوب” خوانده مي‌شود، باعث مي‌گردد که رزين‌هاي توليد شده توسط کاتاليست‌هاي کروم به خوبي جهت مصارف اکستروژن مورد استفاده قرار گيرند. به عنوان مثال، اينگونه پليمرها در مصارفي نظير توليد بطري‌ها و ساير ظروف، لوله‌ها و صفحات رزيني عملکرد بسيار خوبي از خود نشان داده‌اند.
شکل (1-3) – منحني تغييرات ويسکوزيته در مقابل تغيير سرعت برش
خصوصيات فيزيکي قابل قبول در موارد قالب‌گيري نيز ناشي از توزيع پهن جرم مولکولي مي‌باشد. در حالت ساده، مي‌توان نقش زنجيرهاي کوتاه‌تر را بعنوان “روان کنندة” جريان زنجيرهاي بلند در طول فرآيند قالب‌گيري در نظر گرفت. اين زنجيرهاي بلند همچنين تسلط بيشتري بر روي خصوصيات پليمر در محصول قالب‌گيري شده دارد. بنابراين، پليمري با توزيع پهن جرم مولکولي در بسياري از مصارف تجاري از برتري قابل توجهي برخوردار مي‌باشد. جهت توليد پليمرهايي با جرم مولکولي مشابه، توليدکنندگاني که از کاتاليزورهاي زيگلر – ناتا استفاده مي‌کنند مجبور شده‌اند کاتاليزور مربوطه را از مراحل مختلف واکنش‌ها و شرايط مختلف پليمريزاسيون عبور دهند (يک فرآيند توليد بسيار پيچيده).
توليد زنجيرهاي بلند شاخه‌دار (LCB)7 نيز بطور قابل توجهي بر خصوصيات پلي‌اتيلن‌هاي سنتز شده توسط اين کاتاليزورها تأثير مي‌گذارد. رزين‌هاي توليد شده با کاتاليزورهاي زيگلر – ناتا معمولاً يا فاقد اين مشخصه هستند و يا اين ويژگي در آن‌ها بسيار کم است، در حالي‌که رزين‌هاي توليد شده با کاتاليزورهاي فيليپس و متالوسن بطور قابل توجهي اين مشخصه را دارا مي‌باشند. اين مشخصات مختلف نشان مي‌دهند که اين سه نوع مختلف از کاتاليزورها اساساً رقابتي در بازار براي يکديگر ايجاد نمي‌کنند، بلکه هريک قسمتي از تقاضاي بازار را تأمين مي‌نمايند. رزين‌هاي فيليپس و زيگلر – ناتا باهم بيشترين بازار پلي‌اتيلن خطي را تأمين مي‌کنند (حدود % 95)، اما کاتاليزورهاي متالوسن تاکنون صرفاً براي تأمين بخش کوچکي از مصارف مورد استفاده قرار گرفته‌اند که عمدتاً توليد فيلم‌هاي با دانسيتة پايين مي‌باشد.
1-2- ساختار کاتاليزور فيليپس و مکانيسم عملکرد آن
همانطور که در بخش‌هاي پيشين بطور اجمالي بيان شد، کاتاليزور فيليپس از نشاندن يک ترکيب معدني کروم‌دار (نظير CrO3) بر روي بستر سيليکا يا سيليکا – آلومينا حاصل مي‌شود. عمل نشاندن ترکيب کروم‌دار بر روي بستر سيليکا توسط کلسيناسيون در اکسيژن حاصل مي‌شود، که منجر به تشکيل کروم شش ظرفيتي بر روي آن مي‌گردد [29]. هنگامي‌که کاتاليست مزبور در مجاورت اتيلن قرار مي‌گيرد، کروم شش ظرفيتي به کروم دو ظرفيتي کاهش مي‌يابد و تبديل به گونة فعال پليمريزاسيون مي‌گردد. در مواردي جهت احياي فلز مرکزي و تبديل آن به گونة فعال پليمريزاسيون، بجاي اتيلن از مونواکسيد کربن استفاده مي‌شود و پس از آن، کاتاليزور فعال شده وارد سيستم پليمريزاسيون مي‌گردد [30]. البته تاکنون مکانيسم دقيق احياي کروم و همچنين پليمريزاسيون اولفين‌ها توسط اين کاتاليست ارائه نشده است و فرضيه‌هاي بسياري در اين زمينه وجود دارد. با اينحال، محتمل‌ترين مکانيسم عملکرد اين کاتاليست در شکل (1-4) نشان داده شده است.
شکل (1-4) – مکانيسم احتمالي پليمريزاسيون اتيلن در حضور کاتاليزور فيليپس
1-3- توسعة کاتاليزورهاي فيليپس
با وجود پيشرفت‌هاي چشمگيري که تاکنون در زمينة توسعة کاتاليزورهاي فيليپس حاصل شده است، اما همچنان تحقيقات گسترده در اشل آزمايشگاهي ادامه دارد. مي‌توان گفت از اوايل دهة 1970 بررسي‌هاي بسيار گسترده‌اي بر روي بهينه‌سازي اين کاتاليزورها انجام گرفته است، که حاصل آن انتشار صدها مقاله و Patent در مجلات علمي مختلف مي‌باشد.
در سال 1971، Hogan و همکارش [31] توليد بستر جديدي را جهت نشاندن ترکيب کروم‌دار گزارش کردند. اين بستر جديد که يک ترکيب تيتانيم‌دار بود، موجب افزايش انديس ذوب در محصول پليمري حاصل مي‌گرديد. در سال 1982، McDaniel و همکارش [32] نوعي از کاتاليزور فيليپس را توليد کردند که در آن ترکيب کروم‌دار بر روي بستري از آلومينيم فسفات بازي نشانده شده و يک ترکيب حاوي بور بعنوان کوکاتاليست به آن افزوده شده بود. کاتاليزور مزبور، محصولي را توليد مي‌کرد که به لحاظ کنترل جرم مولکولي در برابر معرف‌هاي مربوطه نظير هيدروژن به خوبي عمل مي‌کرد. يک سال بعد، اين گروه تحقيقاتي گزارشي را منتشر کردند [33] که در آن غلظت آلومينيم فسفات در بستر کاتاليزور کاهش يافته و از يک ترکيب ارگانومتاليک بعنوان کوکاتاليست استفاده گرديده بود. کاتاليزور جديد علاوه بر پاسخ‌دهي مناسب به اثر هيدروژن، محصولاتي با انديس ذوب متنوع توليد مي‌کرد.
علاوه بر بهينه‌سازي محصولات پليمري توليد شده، تحقيقات بسيار زيادي نيز بر روي راندمان توليد محصول در اين سيستم کاتاليستي انجام گرفته است. در سال 1991، Kral و همکارانش [34] کاتاليزوري را توليد کردند که در آن علاوه بر تري‌اکسيد کروم، گروه‌هاي سيليل کرومات هم وجود داشت. کاتاليزور اخير، قابليت توليد بسيار بالايي را نسبت به سيستم‌هاي کاتاليستي پيش از خود نشان مي‌داد. در ادامه، در سال 1994 Evertz و همکارانش [35] نسل جديدي از کاتاليزور فيليپس را معرفي کردند که در آن بستر اصلي کاتاليزور، ژل آلومينيم سيليکات اصلاح شده با فلوئورايد بوده که در دماهاي بالا تحت اکسيداسيون قرار گرفته بود. اين کاتاليزور علاوه بر فعاليت بسيار زياد، محصولاتي با جرم مولکولي بسيار بالا توليد مي‌کرد.
پس از آن در سال 1995، Mueller و همکارانش [36] گزارش کردند که کاتاليزوري را با بستري از سيليکون آلومينيم فسفات با فرمولاسيون جديد کشف کرده‌اند که فعاليت بسيار بالايي داشته و جهت هموپليمريزاسيون و کوپليمريزاسيون اتيلن بسيار مناسب است. در سال 2000، Rohde [37] با کاهش دادن برخي از انواع کاتاليزورهاي فيليپس در حضور ترکيبات آلي حاوي پيوندهاي دوگانه و همچنين استفاده از يک ترکيب ارگانومتاليک، به سيستمي دست يافت که جهت پليمريزاسيون اتيلن بسيار مناسب بود.
تحقيقات و اکتشافات ياد شده، همگي از يک نظر مشترک هستند، و آن هتروژن بودن سيستم کاتاليستي است. امروزه تحقيقاتي نيز در زمينة توليد کاتاليزورهاي هموژن فيليپس در حال انجام است، که از آن جمله مي‌توان به گزارش Theopold و همکارانش [38] در سال 2005 اشاره کرد. اين گروه موفق شدند با سنتز کمپلکس‌هاي کروم از طريق کئوردينه کردن ليگندهاي نيتروژن‌دار، نوع جديدي از کاتاليزور فيليپس را بصورت هموژن سنتز کنند که دستاورد مهمي در توسعه و بهبود اين سيستم کاتاليستي محسوب مي‌شود.
پس از ارائة توضيحاتي در رابطه با پلي‌اتيلن و تاريخچة آن و همچنين سيستم‌هاي کاتاليستي مختلف بالاخص سيستم فيليپس که مد نظر اين پروژة تحقيقاتي است، در ادامه به شرح مختصري در ارتباط با برخي از روش‌هاي متداول آناليز محصولات پليمري پرداخته شده است، که از نظر مي‌گذرد.
1-4- روش‌هاي آناليز محصولات پليمري
روش‌هاي متنوع بسياري جهت آناليز فيزيکي و شيميايي پليمرها وجود دارند، که برخي از اين تست‌ها مستقيماً بر روي پودر پليمري حاصل و برخي ديگر بر روي محصولات قالب‌گيري شده انجام مي‌گيرند. در کار پژوهشي پيش رو، چهار نوع تست که از انواع تست‌هاي فيزيکي هستند بر روي محصولات پليمري انجام گرفته‌اند، که عبارتند از: آناليز سرعت جريان مذاب (MFR)8، تعيين دانسيتة حالت مذاب، تعيين دانسيتة توده‌اي9 و آناليز اندازة ذرات (PSA)10. در ادامة اين بخش، توضيح مختصري دربارة هريک از اين روش‌ها ارائه مي‌گردد.
1-4-1- سرعت جريان مذاب
سرعت جريان مذاب که گاهي از آن با نام شاخص جريان مذاب (MFI)11 ياد مي‌شود، در حقيقت اندازه‌گيري سهولت جريان يافتن يک پليمر ترموپلاستيک در حالت ذوب شده مي‌باشد. اين مفهوم بصورت جرمي از پليمر بر حسب گرم که طي 10 دقيقه از ميان منفذي با طول و قطر مشخص و تحت فشار اعمال شده توسط وزنه‌هايي با جرم مشخص و در دماي مشخص جريان مي‌يابد، تعريف مي‌شود. متد اين روش بر اساس استانداردهاي ASTM D1238 و ISO 1133 تنظيم شده است.
سرعت جريان مذاب روشي غيرمستقيم در اندازه‌گيري جرم مولکولي است، بدين صورت که سرعت‌هاي بالاي جريان مذاب نشان‌دهندة جرم مولکولي کم مي‌باشند و برعکس. در عين حال با اندازه‌گيري سرعت جريان مذاب، قابليت سياليت يک ماده هنگامي‌که تحت فشار قرار مي‌گيرد، بدست مي‌آيد. همچنين سرعت جريان مذاب متناسب با عکس ويسکوزيتة مادة ذوب شده در شرايط انجام تست مي‌باشد، با ذکر اين نکته که در محاسبة ويسکوزيته در اين حالت، نيروي وارده نيز بايد مد نظر قرار گيرد. نسبت دو مقدار محاسبه شده براي سرعت جريان مذاب يک ماده تحت وزنه‌هاي متفاوت، عموماً جهت محاسبة گسترة توزيع جرم مولکولي بکار برده مي‌شود [39].
اندازه‌گيري سرعت جريان مذاب پلي‌اولفين‌ها بسيار متداول است، که در مورد پلي‌اتيلن اين اندازه‌گيري در دماي C°190 انجام مي‌گيرد.
1-4-2- دانسيتة حالت مذاب
دانسيتة حالت مذاب يک پليمر همانگونه که از نامش پيداست، جرم واحد حجم پليمر پس از ذوب شدن و شکل يافتن مي‌باشد. تعيين دانسيتة حالت مذاب به دو روش انجام مي‌گيرد: يکي با استفاده از ستون‌هاي تعيين دانسيته که متد آن بر اساس استاندارد ASTM D1505 تنظيم شده است و ديگري روش دستگاهي. بديهي است که با افزايش ميزان شاخه‌دار شدن زنجيرهاي پليمري، دانسيتة پليمر مزبور کاهش مي‌يابد و برعکس. ديمانسيون اين آناليز معمولاً برحسب g/cm3 يا g/mL بيان مي‌شود.
1-4-3- دانسيتة توده‌اي
تعيين دانسيتة توده‌اي، در واقع اندازه‌گيري جرم واحد حجم مواد پودري شکل مي‌باشد. مقدار دانسيتة توده‌اي يک ماده به ساختار و دانه‌بندي، وزن مخصوص دانه‌ها، ذرات آلي يا معدني موجود در دانه‌ها و همچنين تخلخل ذرات بستگي دارد. گرچه اين آناليز بندرت مورد بررسي و ارزيابي قرار مي‌گيرد، ولي نتايج حاصل از آن در بررسي‌هاي کمّي بسيار مهم و مؤثر است.
در مورد پليمرهاي پودري شکل نظير پلي‌اتيلن، تعيين دانسيتة توده‌اي از آناليزهاي بسيار مهم به شمار مي‌رود. به منظور محاسبة دانسيتة توده‌اي، ظرفي استوانه‌اي شکل با وزن و حجم مشخص و کاملاً دقيق اختيار مي‌شود. مقداري از پودر پليمري (با حجم اندکي بيش از گنجايش ظرف ياد شده) درون ظرف مخصوصي ريخته مي‌شود که ته آن متحرک بوده و قابليت باز و بسته شدن داشته باشد. ظرف استوانه‌اي شکل در زير ظرف حاوي پودر پليمري قرار مي‌گيرد. با باز شدن يکبارة ته ظرف بالايي، پودر پليمر به درون ظرف پاييني ريخته مي‌شود و به دليل عدم اعمال نيروي خارجي، ذرات پليمر تنها با نيروي گرانش و وزن مخصوص خود درون ظرف تعيين دانسيتة توده‌اي قرار مي‌گيرند. اضافي پودر پليمري به آرامي و با تيغة مخصوصي از بالاي ظرف کنار زده مي‌شود، بطوريکه مقدار ماده دقيقاً برابر با گنجايش ظرف باشد. با توزين ظرف حاوي پليمر و با در دست داشتن وزن ظرف خالي، مقدار دقيق وزن پليمر مشخص مي‌گردد. با توجه به اينکه حجم ظرف نيز مشخص مي‌باشد، مقدار دانسيتة توده‌اي پليمر از رابطة (1-1) بدست مي‌آيد:
(g/?cm?^3 )اي‌توده دانسيتة= (پليمر وزن)/(ظرف حجم)
رابطة (1-1)
با در دست داشتن دانسيتة توده‌اي و همچنين وزن مخصوص دانه‌ها، درصد تخلخل ذرات از رابطة (1-2) بدست مي‌آيد [40]:
ذرات تخلخل درصد= (1- (اي‌توده دانسيتة)/(ها‌دانه مخصوص وزن))×100
رابطة (1-2)
لازم به ذکر است که در محاسبة دانسيتة توده‌اي، به دليل وجود فضاهاي خالي مابين ذرات نسبت به حالتي که پليمر ذوب گرديده و شکل يافته است، عدد بدست آمده همواره کوچکتر از دانسيتة حالت مذاب مي‌باشد.
1-4-4- آناليز اندازة ذرات
منظور از آناليز اندازة ذرات، تعيين درصد ذراتي از پودر پليمري است که در يک بازة مشخص از نظر اندازه برحسب ميکرومتر قرار گرفته‌اند. در روش سنتي، الک‌هايي با قطر منافذ مشخص به ترتيب افزايش قطر از پايين به بالا بر روي هم سوار مي‌شوند و مجموعة حاصل، بر روي يک Shaker قرار مي‌گيرد. وزن مشخصي از پودر پليمري درون الک بالايي ريخته مي‌شود و در اثر لرزش حاصل از Shaker، ذرات پليمر بر اساس قطر بين الک‌ها توزيع مي‌شوند. با توزين مقدار پليمر باقيمانده در هريک از الک‌ها، درصد ذراتي که در بازة اندازة منافذ الک مزبور و الک بالايي خود قرار گرفته‌اند، تعيين مي‌گردد.
در روش دستگاهي، علاوه بر درصد ذرات، اندازة متوسط ذرات (APS)12 نيز قابل تعيين است. سهولت انجام آناليز و همچنين دقت بسيار بالا، از مزاياي روش دستگاهي به شمار مي‌رود.
1-5- اهداف کار پژوهشي حاضر
نظر به اهميت و کاربرد بسيار گستردة پلي‌اتيلن و تحقيقات گسترده در زمينة توليد گريدهاي مختلف متناسب با مصارف گوناگون و با سيستم‌هاي کاتاليستي متفاوت، در کار حاضر نيز با بهره‌گيري از کارهاي گذشته اقدام به توليد دو گريد از پلي‌اتيلن با استفاده از کاتاليزور فيليپس در فاز دوغابي13 شده است. در اين کار، کاتاليزور مورد استفاده کاتاليزور فيليپس صنعتي مورد استفاده در شرکت پليمر آريا ساسول مي‌باشد. در اين شرکت توليد پلي‌اتيلن با تکنولوژي پليمريزاسيون فاز گازي با کاتاليزور فيليپس صورت مي‌گيرد. در کار حاضر کاتاليزور مذکور در پليمريزاسيون دوغابي پلي‌اتيلن بکار گرفته خواهد شد و پارامترهاي مختلف از قبيل اثر تري‌آلکيل آلومينيم، اثر کومونومر 1- هگزن و همچنين اثر هيدروژن بر روي اکتيويتة کاتاليست و همچنين برخي از خصوصيات محصولات پليمري حاصل بررسي خواهد شد. کل فرآيند پليمريزاسيون دوغابي در حلال هگزان توليد داخل انجام خواهد گرفت و قابليت استفاده از اين حلال در کار با اين کاتاليزورهاي حساس بررسي و امکان‌سنجي خواهد شد.
2-1- مواد شيميايي مورد استفاده
2-1-1- هگزان نرمال (n-Hexane)
مايعي بي‌رنگ، شفاف و با بوي نسبتاً نافذ مي‌باشد که بعنوان حلال در سيستم پليمريزاسيون استفاده شده است. گريد توليد داخل اين ماده از طرف مجتمع پتروشيمي تبريز و گريد وارداتي آن از طرف شرکت پليمر آريا ساسول در اختيار اين پروژه قرار گرفته است.
2-1-2- 1- هگزن (1-Hexene)
مايعي بي‌رنگ و شفاف است که بوي بسيار تندي دارد. اين ماده در بخشي از کار بعنوان کومونومر در سيستم پليمريزاسيون مورد استفاده قرار گرفته است. اين ماده از شرکت Merck آلمان خريداري شده است.
2-1-3- محلول تري n- اکتيل آلومينيم (TnOA) در هگزان نرمال
محلولي بي‌رنگ است که در سيستم پليمريزاسيون بعنوان خشک کنندة حلال و همچنين حذف کنندة ناخالصي‌ها بکار برده شده است. اين محلول از طرف مجتمع پتروشيمي تبريز در اختيار اين طرح قرار گرفته است.
2-1-4- کاتاليزور فيليپس (Phillips Catalyst)
کاتاليزور فيليپس مورد استفاده در اين پروژه، جامدي پودري شکل با ذرات يکنواخت و به رنگ زرد کم‌رنگ مي‌باشد که به دليل سميت بالا و همچنين غيرفعال شدن آن در اثر تماس با هواي آزاد، در يک ظرف مخصوص و تحت اتمسفر بي‌اثر نيتروژن نگهداري شده و مورد استفاده قرار گرفته است. اين ماده از طرف شرکت پليمر آريا ساسول در اختيار اين پروژه قرار داده شده است.
2-1-5- اتيلن (Ethylene)
گازي بي‌رنگ و آتشگير مي‌باشد که بعنوان مونومر در سيستم پليمريزاسيون مورد استفاده قرار گرفته است. اين ماده از طرف مجتمع پتروشيمي تبريز در اختيار اين طرح قرار داده شده است.
2-1-6- هيدروژن (H2)
گازي بي‌رنگ و بشدت آتشگير مي‌باشد که در بخشي از کار بعنوان عامل کنترل کنندة جرم مولکولي محصول بکار برده شده است. اين ماده نيز از طرف مجتمع پتروشيمي تبريز در اختيار اين پروژه قرار گرفته است.
2-2- دستگاه‌هاي مورد استفاده
2-2-1- راکتور تحقيقاتي
کلية



قیمت: تومان


پاسخ دهید