Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.4322/polimeros.2014.018
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Avaliação das razões molares Cl:Nd e Al:Nd na polimerização de 1,3-butadieno com o sistema catalítico versatato de neodímio/hidreto de diisobutilalumínio/ cloreto de t-butila

Evaluation of molar ratio Cl: Nd and Al: Nd in the polymerization of 1,3- butadiene with the catalyst system of neodymium versatate / hydride diisobutilalumínio/ cloreto t-butyl

Pires, Neusa M. T.; Soares, Bluma G.; Coutinho, Fernanda M. B.; Simões, André L. C.; Costa, Marcos A. S.

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Resumo

O objetivo deste trabalho foi estudar sistemas catalíticos ternários constituídos por versatato de neodímio, cloreto de t-butila e hidreto de di-isobutil-alumínio para a polimerização 1,4-cis de butadieno em hexano. Foram investigados os efeitos das razões molares Cl:Nd e Al:Nd sobre a reação de polimerização. Os polímeros foram caracterizados por cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e viscosimetria no estado fundido. A atividade catalítica, massa molar, distribuição de massa molar e viscosidade Mooney foram fortemente influenciados pela variação da razão molar Cl:Nd. Os maiores teores de unidades cis foram observados em razões molares Cl:Nd ≥ 3. O valor máximo de atividade catalítica foi obtida em razões molares Cl:Nd na faixa de 3 a 5. A microestrutura do polibutadieno foi significativamente influenciada pelo aumento da razão molar Al:Nd. Foi observado um valor máximo, 99% de unidades cis, na razão molar Al:Nd = 10. Os dados de conversão versus tempo de reação mostraram que a velocidade de polimerização aumenta com a razão molar Al:Nd alcançando um valor máximo na razão molar Al:Nd=23. As curvas de distribuição de massa molar evidenciaram um significativo processo de transferência de cadeia para os polímeros produzidos em razões Al:Nd mais altas.

Palavras-chave

catalisador Ziegler-Natta, neodímio, cloreto de t-butila, hidreto de diisobutilalumínio, polibutadieno

Abstract

Evaluation of molar ratios Cl:Nd and Al:Nd on 1,3-butadiene polymerization with catalytic system neodymium versatate/diisobutylaluminium hydride/tert-butyl chloride. This work studied ternary catalyst systems composed of neodymium versatate, t-butyl chloride and diisobutyl-aluminium hydride used in the cis-1,4 polymerization of butadiene in hexane. The effect of molar ratios Cl:Nd and Al:Nd on polymerization was investigated. The polymers were characterized by size exclusion chromatography (SEC), by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and viscosimetry in meltedstate. The catalytic activity, molecular weight, molecular weight distribution and Mooney viscosity were strongly influenced by Cl:Nd molar ratio. The highest cis contents were observed at molar ratio Cl:Nd ≥ 3. The maximum of catalytic activity was obtained at molar ratios Cl:Nd between 3 and 5. The microstructure of polybutadiene was significantly influenced by the increase in the molar ratio Al:Nd. It was observed a maximum value, 99% cis content, at molar ratio Al:Nd = 10. The conversion data versus reaction time showed that the rate of polymerization increases with molar ratio Al:Nd reaching a maximum in Al:Nd = 23. The molecular weight distribution curves showed a significant chain transfer process for polymers produced at higher molar ratios Al:Nd.

Keywords

Ziegler-Natta catalyst, neodymium, t-butyl chloride, diisobutylaluminium hydride, polybutadiene

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