Efeito da preparação nos sítios de cromo....pdf
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___________________________________________________________________Polimerização de Etileno Observando o espectro de infravermelho obtido durante a polimerização com um catalisador 0,5% Cr/SiO2, os autores reportaram que a adsorção de etileno ocorre tanto nos sítios ativos quanto na superfície da sílica. Verifica-se uma redução da banda de hidroxilas isoladas do suporte em 3748cm -1 e seu deslocamento para 3696 cm -1 , relacionada à interação etileno-sílica. O mecanismo assume que a eliminação do átomo de hidrogênio ocorre, seguida de sua migração para o oxigênio ligado à sílica. A adsorção de água, proveniente da redução do cromo por etileno, resulta na formação de um grupo hidroxila ligado ao cromo e dois grupos silanol adjacentes, representando a etapa de terminação. Kantcheva e col. [90] realizaram a polimerização de etileno num catalisador 0,5% Cr/SiO2 reduzido com CO a 623 K e tratado à vácuo a 523 K in situ. A polimerização foi realizada a 298 K com adição contínua de quantidades determinadas de etileno. As bandas observadas são mostradas na Tabela VI-2. Após a adição da 11 a dose de etileno aparece uma banda a 3016 cm -1 , atribuída ao grupo =CH-. As bandas a 2927 e 2855 cm -1 , relativas a υas (CH2) e υ (CH2) da cadeia polimérica, somente são observadas a partir da 15 a adição de etileno. Com a continuação da análise, a banda a 3016 cm -1 alterna situações de maior e menor intensidade, mostrando segundo os autores, envolvimento do grupo =CH- com a polimerização. Assim, Kantcheva e col. propuseram o mecanismo de polimerização apresentado na Figura VI-8. A iniciação seria composta de duas etapas: adsorção de etileno nos sítios ativos de cromo e formação de grupos =CH- ligados aos sítios ativos de cromo, banda a 3016 cm -1 . A variação de intensidade dessa banda durante a análise foi atribuída ao mecanismo proposto de propagação. A banda a 3016 cm -1 se forma no início da análise, antes mesmo das bandas referentes ao crescimento da cadeia polimérica, representado pelo mecanismo de iniciação. Em seguida, no início da propagação, essa banda diminui de intensidade pelo acoplamento de nova molécula de etileno. Com a continuação da polimerização, o grupo =CH- volta a aparecer e a intensidade da banda referente aumenta. Kantcheva e col. [90] observaram que a saturação dos sítios de cromo corresponde a 40% do total de cromo presente no catalisador 1% Cr/SiO2, sendo que apenas 1% do total se mantém ativo durante a polimerização. Ghiotti e col. [86] realizaram a polimerização de etileno num catalisador 0,5% Cr/SiO2 preparado com sílica não porosa de 330 m 2 /g. A amostra foi calcinada a 1023 K e reduzida com CO a 623 K, obtendo-se o estado de oxidação médio de 2,1. Os autores 118
___________________________________________________________________Polimerização de Etileno H O Si C Cr CH3 O Si Iniciação H H C2H4 C C Cr O O Si Si H H Propagação H CH3 O Si C Cr O Si CH2 CH2 H H O Si 119 C C Cr Si H H O Si C Cr O O Si CH2 CH2 H C Cr O O Si Si CH3 H CH3 H CH3 Figura VI-8 - Mecanismos de iniciação e propagação da polimerização, segundo Kantcheva e col. [90] H O Si C Cr O Si CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH Cr O O Si Si reduzida com CO a 623 K, obtendo-se o estado de oxidação médio de 2,1. Os autores realizaram análises de adsorção de CO e etileno usando a espectroscopia de infravermelho para a caracterização. Os autores observaram inicialmente que o etileno é capaz de remover CO dos sítios de Cr 2+ , conforme verificado por outros autores já mencionados [86, 91]. Durante a polimerização os autores observaram modificações no espectro de infravermelho em três regiões distintas: região de hidroxilas com redução da banda a 3750 cm -1 das hidroxilas isoladas e surgimento de banda a 3696cm -1 ; região de estiramento do grupo CH com bandas a 2926 e 2855 cm -1 do estiramento do grupo CH2 do polímero e região de 1500-1300 cm -1 com bandas a 1472 e 1465 cm -1 da deformação do CH2 do polietileno, referentes às fases cristalina e cristalina+amorfa, respectivamente. Os autores não observaram banda relativa ao grupo metila, CH3, como observado por Groeneveld e col. [91]. O polímero formado deve ser ligado ao sítio ativo pelas duas extremidades. Assim, Ghiotti e col. [86] sugeriram o mecanismo de polimerização apresentado na Figura VI-9. A produção de polietileno também é influenciada pela pureza do etileno utilizado. Vários contaminantes podem reduzir a atividade do catalisador ou até desativá-lo completamente, mesmo em concentrações em nível de partes por milhão. Os contaminantes mais citados são oxigênio, água, CO, CO2, trietilamina e compostos C2H4
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Iniciação<br />
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Propagação<br />
H CH3<br />
O<br />
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C<br />
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O O<br />
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CH2<br />
CH2<br />
H<br />
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Si Si<br />
CH3<br />
H CH3<br />
H CH3<br />
Figura VI-8 - Mecanismos <strong>de</strong> iniciação e propagação <strong>da</strong> polimerização,<br />
segundo Kantcheva e col. [90]<br />
H<br />
O<br />
Si<br />
C<br />
Cr<br />
O<br />
Si<br />
CH2<br />
CH<br />
CH3<br />
CH2<br />
CH2<br />
CH<br />
Cr<br />
O O<br />
Si Si<br />
reduzi<strong>da</strong> com CO a 623 K, obtendo-se o estado <strong>de</strong> oxi<strong>da</strong>ção médio <strong>de</strong> 2,1. Os autores<br />
realizaram análises <strong>de</strong> adsorção <strong>de</strong> CO e etileno usando a espectroscopia <strong>de</strong> infravermelho<br />
para a caracterização. Os autores observaram inicialmente que o etileno é capaz <strong>de</strong><br />
remover CO dos <strong>sítios</strong> <strong>de</strong> Cr 2+ , conforme verificado por outros autores já mencionados [86,<br />
91]. Durante a polimerização os autores observaram modificações no espectro <strong>de</strong><br />
infravermelho em três regiões distintas: região <strong>de</strong> hidroxilas com redução <strong>da</strong> ban<strong>da</strong> a 3750<br />
cm -1 <strong>da</strong>s hidroxilas isola<strong>da</strong>s e surgimento <strong>de</strong> ban<strong>da</strong> a 3696cm -1 ; região <strong>de</strong> estiramento do<br />
grupo CH com ban<strong>da</strong>s a 2926 e 2855 cm -1 do estiramento do grupo CH2 do polímero e<br />
região <strong>de</strong> 1500-1300 cm -1 com ban<strong>da</strong>s a 1472 e 1465 cm -1 <strong>da</strong> <strong>de</strong>formação do CH2 do<br />
polietileno, referentes às fases cristalina e cristalina+amorfa, respectivamente. Os autores<br />
não observaram ban<strong>da</strong> relativa ao grupo metila, CH3, como observado por Groeneveld e<br />
col. [91]. O polímero formado <strong>de</strong>ve ser ligado ao sítio ativo pelas duas extremi<strong>da</strong><strong>de</strong>s.<br />
Assim, Ghiotti e col. [86] sugeriram o mecanismo <strong>de</strong> polimerização apresentado na Figura<br />
VI-9.<br />
A produção <strong>de</strong> polietileno também é influencia<strong>da</strong> pela pureza do etileno utilizado.<br />
Vários contaminantes po<strong>de</strong>m reduzir a ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> do catalisador ou até <strong>de</strong>sativá-lo<br />
completamente, mesmo em concentrações em nível <strong>de</strong> partes por milhão. Os<br />
contaminantes mais citados são oxigênio, água, CO, CO2, trietilamina e compostos<br />
C2H4