Mgr. Ladislav Palovský

Polymer Institute Brno, s.r.o.

Název přednášky:

Závislost struktury polymerní matrice na složení katalytického systému
P. Šindelář, L. Palovský, E. Nezbedová, Z. Buráň, L. Křemenák, J. Daňhelka

Abstrakt přednášky:

Pro průmyslovou výrobu extruzních typů polyetylénu se většinou (pokud jde o matrice s unimodální distribucí molekulových hmotností) používají katalytické systémy na bázi Cr-sloučenin (chrom-oxidové katalyzátory nebo výše zmiňovaný S2 katalyzátor - vyvinutý ve firmě Union Carbide Corp. v roce 1972). V české petrochemické společnosti Unipetrol RPA se od zakoupení licenze využíval k výrobě trubkových a fóliových typů polymerních matric původní S2 katalyzátor. Tak jak postupně vzrůstaly nároky na kvalitu vyráběných materiálů, zejména trubkových typů - kvalita je pravidelně kontrolována testováním v zahraniční zkušebně Kiwa-Gastec (Apeldoorn) - narůstala potřeba inovace tohoto typu polymeru.

Vývojové práce na zlepšení vlastností trubkového typu byly realizovány na pracovišti - Polymer Istitute Brno. Při řešení tohoto problému jsme pracovali na dvou tématech : i) modifikace licenzovaného S2 katalyzátoru a ii) testování komerčních Cr-Ox katalyzátorů společně s vývojem vlastního Cr-Ox systému.

V této přednášce budou prezentovány výsledky výzkumu dokumentující souvislost mezi změnami v kompozici katalytického systému S2 a změnami, které se objevily ve vnitřní struktuře získaného polymeru a potažmo i v mechanických vlastnostech trubkové matrice. Tento typ katalyzátoru je syntetizován v několika následných krocích, prvním z nich je zakotvení Cr-sloučeniny (bis-trifenylsilychromatu) na povrch nosiče (silika gel aktivovaný při teplotách v rozmezí 200 - 800°C). Vzhledem k tomu, že na povrchu siliky může existovat více typů OH skupin (izolované, vicinální, geminální) zajímalo nás jaký vliv mají jednotlivé typy OH skupin na vlastnosti testovaného katalytického systému. Při změnách uspořádání OH skupin na povrchu nosiče byly zaznamenány výrazné odchylky ve schopnosti katalyzátoru regulovat molekulovou hmotnost na jedné straně a řídit zabudování komonomeru (jak z kvantitativního tak i kvalitativního pohledu) na straně druhé. Uspořádání OH skupin ovlivňuje strukturu vznikajícího aktivního centra a rozhoduje tak zásadním způsobem o rozsahu přenosových a kopolymeračních reakcí. Na výsledných vlastnostech nosičových katalyzátorů se vedle struktury aktivního centra podílí i jeho bezprostřední okolí - povrch nosiče, přítomnost OH skupin či typ organokovové sloučeniny použité k aktivaci zakotvené Cr-sloučeniny. Změnou organokovové sloučeniny jsme v následujícím bloku experimentů provedli další krok v modifikaci výsledných vlastností studovaného katalyzátoru a zjistili, že přídavek organohořečnaté sloučeniny zvyšuje jak aktivitu/stabilitu katalyzátoru tak i jeho schopnost kopolymerace. Nejenže dochází ke zvýšení obsahu zabudovaného komonomeru, ale z pohledu výsledných mechanických vlastností je důležitější, že se zlepšila schopnost systému rovnoměrně zabudovávat komonomerní jednotky podél polymerního řetězce - tedy i do frakcí s vyšší molekulovou hmotností. Změna v kopolymerační schopnosti vyvinutého katalyzátoru významně zlepšila výsledné vlastnosti vyrobených polymerů a umožnila tak splnit tvrdé požadavky kladené zejména na trubkovou aplikaci (tlakové třídy PE80). Příprava katalyzátoru i polymeru je chráněna patenty¹.

¹ CZ 288 056, USA Pat. 6569966, EP 1 098 915 B1, P. Šindelář, M. Havránek, Z. Salajka, P. Pešta, K. Štěpánková, L. Jansa: Method of preparation of ethylene copolymers suitable for manufacturing films and pipes,

Curriculum vitae

Vzdělání:
1997-2003 - Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta (Magisterský studijní program Makromolekulární chemie)

Zaměstnání:
07/2002-současnost - Polymer Institute Brno - výzkumný pracovník

Ing. Pavel Šindelář, CSc.

Polymer Institute Brno, s.r.o.

Curriculum vitae

Vzdělání:
1985-1989 - Výzkumný ústav makromolekulární chemie (nyní PIB), aspirantské studium, zakončené obhajobou disertační práce
1977-1982 - Vysoká škola chemicko technologická, Pardubice, Katedra makromolekulární chemie

Zaměstnání:
1982-1985 - Výzkumný ústav chemických zařízení, výzkumný pracovník odd. nekovových materiálů
1989-současnost - Polymer Institute Brno - výzkumný pracovník, nyní vedoucí oddělení Technologie polyetylénu
rok 2000 - Zahraniční pobyt (1/2 roku) na Japan Institute of Science and Technology ve skupině prof. Minoru Terana.