تثبیت کاتالیزگر متالوسن بر نانوسیلیکای دودی برای تهیه پلی‌اتیلن بدون گره‌خوردگی

فرضیه: تولید پلی‌اتیلن با وزن مولکولی نسبتاً زیاد، خواص بهبودیافته و فرایندپذیری قابل‌قبول تاکنون هدف بسیاری از پژوهش‌ها بوده است. در پلیمرشدن دوغابی، تثبیت کاتالیزگر‌های همگن متالوسن بر پایه‌هایی با ابعاد نانو افزون بر بهبود خواص مکانیکی و گرمایی محصول می‌تواند موجب کنترل شکل‌شناسی و توزیع مناسب اندازه ذره شود. سطح ویژه ذرات پایه می‌تواند از عوامل اثرگذار بر فرایند تثبیت کاتالیزگر و خواص محصول باشد. هدف اصلی این پژوهش، تولید نانوکامپوزیت پلی‌اتیلن-نانوسیلیکا بدون گره‌خوردگی با روش پلیمرشدن درجا بود. روش‌ها: کاتالیزگر متالوسن زیرکونوسن‌دی‌کلرید (Cp2ZrCl2) روی ذرات اصلاح سطحی‌شده نانو‌سیلیکای دودی تثبیت شد. از سه نوع نانوسیلیکای دودی با سطح ویژه 50، 200 و 380m2/g استفاده شد. ابتدا روی سطح نانوذرات سیلیکای اصلاح گرمایی‌شده، با استفاده از کمک‌کاتالیزگر متیل‌آلومینوکسان اصلاح شیمیایی انجام شد. سپس، با افزودن کاتالیزگر Cp2ZrCl2 به سامانه، واکنش تثبیت و فعال‌سازی کاتالیزگر به‌طور هم‌زمان انجام شد. در نهایت، پلیمرشدن اتیلن با استفاده از کاتالیزگر تهیه‌شده در فشار جو و دمای 30 درجه سلسیوس  انجام شد. یافته‌ها: مقدار بیشینه بازده پلیمرشدن، مربوط به کاتالیزگر ناهمگن‌شده روی نانوسیلیکا با سطح ویژه  200m2/g بود. نتایج کشش‌پذیری در حالت جامد و افزایش تدریجی مدول در آزمون رئومتری پویش زمان نشان داد، پلی‌اتیلن سنتزشده دارای گره‌خوردگی کم است. کاهش غلظت و تراکم سطحی مراکز فعال روی کاتالیزگر ناهمگن‌شده موجب کاهش مقدار گره‌خوردگی‌ زنجیرهای پلیمری شد. نتایج آزمون کشش، بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت تولیدشده نسبت به پلی‌اتیلن خالص را نشان داد که می‌تواند حاکی از توزیع مناسب نانوذرات سیلیکا در ماتریس پلی‌اتیلن باشد و تصاویر SEM نیز این موضوع را تأیید کرد.