Influencia del envejecimiento del catalizador Ziegler-Natta basado en neodimio en la polimerización del butadieno

Influence of Ageing of Neodymium Based Ziegler-Natta Catalyst on Butadiene Polymerization

Se ensayaron catalizadores envejecidos durante diferentes periodos de tiempo (0, 5, 15, 40, 80 y 160 días) y diferentes temperaturas (10, 25 y 40 °C) en la polimerización cis-1,4 del 1,3-butadieno. Se evaluaron la actividad catalítica y las características del polímero (peso molecular y microestructura). Los resultados mostraron que el envejecimiento del catalizador no afectó a la microestructura del polímero. El contenido de cis-1,4 se mantuvo en el 98%, el de trans-1,4 en el 1,4% y el de unidades vinílicas en el 0,6%. Sin embargo, los catalizadores envejecidos durante 40 días produjeron polibutadienos de mayor peso molecular. También se observó una tendencia a una mayor conversión de polimerización por parte de los catalizadores envejecidos a 25 °C.

INTRODUCCIÓN

El polibutadieno de alto contenido en cis se produce comercialmente mediante el proceso de polimerización en solución utilizando catalizadores Ziegler-Natta. Los catalizadores a base de neodimio proporcionan un polímero con un alto contenido de unidades 1,4-cis y con buenas propiedades físicas. Estos sistemas catalíticos pueden ser ternarios o binarios, pero los utilizados en este trabajo son los ternarios, que incluyen un compuesto de alquilaluminio, una sal de neodimio y un agente de halogenación.

Factores como la naturaleza química del halógeno, la concentración del alquilaluminio, el orden de adición de los componentes del sistema catalítico, la presencia de compuestos donadores de electrones y el tipo de disolvente pueden influir en la actividad catalítica, el peso molecular y la microestructura del polibutadieno. La bibliografía muestra que la heterogeneidad o inestabilidad del catalizador sigue el orden de electronegatividad decreciente del halógeno implicado, es decir, la actividad catalítica aumenta con el aumento de la electronegatividad: Cl (homogéneo) > Br > I (heterogéneo). Además, cuanto menor es la relación molar halógeno/neodimio, menor será la conversión de polimerización, ya que se formará un menor número de sitios activos. La variación de la concentración de alquilaluminio puede no afectar a la microestructura del polibutadieno. Sin embargo, en general, el peso molecular del polímero disminuye y la polidispersidad se amplía a medida que aumenta la concentración de alquilaluminio. El orden en que se añaden los componentes del sistema catalítico también puede afectar la heterogeneidad del sistema y comprometer así la estabilidad del catalizador.

El objetivo de este trabajo era evaluar la influencia de las condiciones de envejecimiento (tiempo y temperatura) del catalizador sobre la estereoespecificidad de la reacción, la actividad catalítica y las características del polibutadieno.