Große Vorteile für die Polymerindustrie
Polymere auf Polyolefinbasis mit Polyethylen und Polypropylen kommen in Produkten wie Plastiktüten und Verpackungen, elektrischen Isolierungen, Autos, Möbeln und medizinischen Geräten zum Einsatz. Das Ziel des Projekts "Methylaluminoxane (MAO) activators in the molecular polyolefin factory" (MAO-ROBOTS) war die Entwicklung neuer optimierter MAO-Bausteine, um die Produktionskosten für Polymere mit nachhaltigen Methoden zu verringern. Für dieses ehrgeizige Ziel konzentrierten sich die EU-Wissenschaftler auf die Verbesserung des Verständnisses der molekularen und supramolekularen Montage- und Konstruktionsprinzipien. MAO-ROBOTS nutzte eine beispiellose Kombination von chemischen, spektroskopische, Neutronenstreuungs- und Computertechniken. Die Arbeit führte zu modernsten Steuerungsmethoden für MAO-aktivierte Polymerisationsverfahren. Darüber hinaus lieferte das Team ein Ethylisobutylaluminoxan, eine wirtschaftlichere und umweltfreundlichere Alternative, die Ethylen ebenso gut polymerisieren kann wie das beste MAO. Die Arbeiten begannen mit der Entwicklung eines kontinuierlichen Flüssigphasenreaktor-Set-ups für MAO-Synthese. Dies ermöglichte eine bessere Kontrolle der Produktmerkmale aufgrund der langsamen Gleichgewichtseinstellung von MAO-Lösungen. Anhand eines Modells konnten Synthesereaktionen gescreent werden, indem die Struktur des resultierenden MAO in silico bestimmt wurde. In Kombination zeigten die experimentellen und theoretischen Untersuchungen die detaillierte käfigartige Struktur von MAO-Arten. Die Forscher untersuchten auch die Mechanismen der katalytischen Aktivierung von MAO für Polymerisationsverfahren. MAO-Mischungen enthalten eine variable Menge an Trimethylaluminium (TMA). Die Wissenschaftler fanden Hinweise darauf, dass es die Stellen der co-katalytischen Aktivität erzeugt, und bestimmten eine quantitative Beziehung zwischen Molekulargewicht des Polymers und des TMA-Gehalts von MAO. Ferner ermittelte das Team zwei mögliche Modi der MAO-Aktivierung von Single-Site-Olefinpolymerisationskatalysatoren. In der Tat weisen diese Katalysatoren das höchste Marktwachstum auf. Die Forscher entwickelten eine wichtige schnelle Screeningmethode für Katalysatoren und Katalysatoraktivatoren wie MAO, die die Entwicklung beschleunigen sollten. MAO ist ein wichtiger Aktivator des Polymerisationsprozesses bei der industriellen Herstellung von Polyolefinen. Die Ergebnisse von MAO-ROBOTS besitzen das Potenzial, der Polymerindustrie bei den Produktionskosten pro Jahr Millionensummen einzusparen und die Umwelt- und Sicherheitsrisiken der Polyolefinproduktion wesentlich zu verringern. Insgesamt soll das Projekt die Polymerindustrie der EU stärken und wichtige Vorteile für Arbeitnehmer und Umwelt bringen.
Schlüsselbegriffe
Polymer, Polyolefin, Polymerisation, MAO-Aktivierung, Katalysatoren
