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Koordinative Polymerisationen - Metallocen-Katalyse

Industrielle Anforderungen

Die Vorteile der homogenen Metallocene liegen in der Möglichkeit der Kontrolle der Mikrostruktur des Polymers, ihrer hohen Aktivität, Flexibilität und Vielseitigkeit. Die heterogene Katalyse (Ziegler-Natta-Katalyse) bietet dagegen eine hohe Pulverdichte und kaum Verschmutzung des Reaktors (Ablagerung von Polymeren an der Wand). Daher ist es von Vorteil, beide Verfahren miteinander zu verbinden, d.h. der Metallocen-Katalysator wird auf ein Trägermaterial aufgebracht. Die Erhaltung der Eigenschaften beider Katalysearten - homogen und heterogen - stellt eine große Herausforderung für die Forschung dar.

Single-site-Katalysatoren sind fast alle homogen, löslich und aktiv in nukleophoben organischen Lösemitteln wie Toluol oder aliphatischen Kohlenwasserstoffen. Lösliche Katalysatoren werden aber in industriellen Prozessen in erster Linie zur Erzeugung von Polymeren mit niedriger Kristallinität oder von Polymeren, die im Lösemittel löslich sind, verwendet. Bei Prozessen, die bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Polymers durchgeführt werden, kommen sie ebenfalls zum Einsatz. In Slurry-, Massen(bulk)- oder Gasphasen-Prozessen fällt das Polymer in der Regel mit höherer Dichte und Kristallinität an (z.B. HDPE, isotaktisches PP). Daher ist es unlöslich im Lösemittel bzw. im Gasstrom. Damit diese Prozesse kontinuierlich arbeiten können, benötigt man morphologisch uniforme Katalysatorpartikel, welche dem Reaktor ohne Verklumpen zugeführt werden können. Dies bedeutet, dass der lösliche Katalysator auf einem unlöslichem Träger aufgebracht werden muss. Zudem muss verhindert werden, dass sich die Polymerpartikel überhitzen, dann schmelzen und sich so Ablagerungen an der Reaktorwand bilden.

Da der Katalysator während der Reaktion vom Produkt eingeschlossen wird, ist außerdem eine hohe Aktivität des Katalysators erwünscht.

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