Adaptación y montaje de un sistema de polimerización tipo suspensión y evaluación de desempeño de nuevos catalizadores para la producción de polietileno con control de peso molecular

Abstract

En la actualidad los plásticos son ampliamente empleados. Su uso se incrementa constantemente debido principalmente a su bajo costo de producción, poco peso y elevada resistencia, así como otras propiedades que permiten su empleo en la fabricación de múltiples objetos. Por lo tanto, con el fin de satisfacer está enorme demanda de consumo es necesario el uso de sistemas catalíticos cada vez más eficientes, que permitan sintetizar polímeros (material base de los plásticos) con determinadas propiedades mecánicas y físicas, así como un mayor control sobre dichas propiedades, todo con el fin de satisfacer los nuevos requerimientos de la industria. Cabe destacar, que a pesar de las mejoras logradas en las últimas décadas, en cuanto al desarrollo de sistemas catalíticos de alta actividad para la polimerización de etileno, todavía son necesarios mejores catalizadores, no solamente en cuanto a su actividad, sino también una mejor capacidad de copolimerización, un mejor control del peso molecular, y mejor tamaño de partícula, así como una reducción de su sensibilidad a las impurezas. Por ello, este trabajo tiene como objetivo principal la adaptación y montaje de un sistema de polimerización de etileno tipo suspensión y evaluación del desempeño de nuevos catalizadores para la producción de polietileno con control de peso molecular. Una vez realizado el montaje del sistema de polimerización, el mismo fue probado empleando ciertos catalizadores patrones, a fin de establecer la reproducibilidad. Luego, se realizaron diferentes corridas de polimerización con el propósito de evaluar los efectos de la adición de ciertos compuestos orgánicos halogenados al INPETUS? (un catalizador Ziegler-Natta avanzado desarrollado en PDVSA-Intevep), sobre la actividad del catalizador y el peso molecular del polietileno obtenido, así como también se estudio la variación de la concentración del aditivo sobre el catalizador INPETUS®, la variación del orden de adición del aditivo al sistema catalítico, y finalmente el estudio del efecto del hidrógeno sobre los diferentes catalizadores con aditivos halogenados. De los resultados obtenidos, se observó una notable reducción en el valor de los pesos moleculares (aumento del índice de fluidez) cuando se empleó el catalizador con la presencia de compuestos orgánicos halogenados, en comparación con el producido en ausencia de los mismos. En general, se obtuvieron mejoras sustanciales en el control del peso molecular cuando los halógenos presentes fueron el bromo y el cloro, sin embargo se observó una mayor reducción de los valores de pesos moleculares en el primero. Con respecto a la actividad catalítica los aditivos clorados arrojaron los mejores resultados, presentando actividades entre 25-38 Kg PE/g cat, comparados con el valor de 24 Kg PE/g cat del catalizador INPETUS®. Adicionalmente los aditivos alifáticos presentaron mejoras considerables en el índice de fluidez, así como en la actividad catalítica con respecto a los aromáticos. Con respecto a las propiedades térmicas de los polietilenos obtenidos no existen variaciones apreciables. En conclusión, se logró obtener sistemas catalíticos que presentaron una mayor actividad y que permiten un mayor control del peso molecular del polietileno obtenido, los cuales son dos de los principales criterios que debe cumplir un nuevo catalizador para ser de interés industrial para la polimerización de etileno. Por último se recomienda realizar estudios de copolimerización con a-olefinas, para determinar el rango de regulación de la densidad del PEAD para los aditivos con mejor desempeño.