Modeling of ethylene polymerization catalyzed by α-diimine nickel catalyst

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1704

Abstract

Abstract:

The hyperbranched polyethylene (HBPE) synthesized by using late transition metal catalysts has excellent properties and needs less steps. Branching degree, types, and distributions all have significant effects on the physical properties of HBPE, however there are few investigations on the kinetic model and branching distribution predictions. In this work, a model was developed to describe the preparation of HBPE from an ethylene-only feed over the α-diimine nickel catalyst. The kinetic model was used to predict the polymerization rate, and then it was coupled with population balance model to establish a new chain branching distribution model. Compared with existing models, the model considers the contributions from both kinetics and chain branching distribution, and hence the predictions agree well with the experimental data. This model provides a tool for tuning the ethylene polymerization process and its products catalyzed by late transition metal catalysts.

Key words: α-diimine nickel catalyst, polymerization, kinetics, population balance model, chain branching distribution

摘要：

后过渡金属催化剂用于合成超支化聚乙烯具有合成步骤少、性能优异等特点，支化度、支链种类及分布对超支化聚乙烯的性能有显著影响，但目前对该反应过程的动力学模型及支链分布模型研究尚少。本文建立了在α-二亚胺镍催化剂作用下，以乙烯为唯一单体制备超支化聚乙烯的过程模型，通过动力学模型预测聚合反应速率，并与种群平衡模型结合，形成一个新的支链分布预测模型。与文献报道的模型相比，本文提出的模型结合了聚合反应动力学与支链分布模型，预测结果与实验结果更吻合，为调控后过渡金属催化剂催化乙烯聚合过程及产物结构提供了新手段。

关键词: α-二亚胺镍催化剂, 聚合, 动力学, 种群平衡模型, 支链分布

CLC Number:

TQ325

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Figures/Tables 11

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温度T/℃	k_p	k_t
30	36.7436	0.3379
40	56.7318	0.5093
50	47.2522	0.1310

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模型	参数	数值
三参数	λ	0.5076
	K	0.4385
	δ	34.1524
	∑²	0.0079
四参数	λ	10.3477
	δ'	693.6312
	K	0.284
	K₃	0.0199
	∑²	7.33×10^-6
五参数	λ	10.0355
	δ"	1018
	K	0.307
	K ₃	0.0206
	K ₄	0.2681
	∑²	3.76×10^-19

模型	参数	数值
三参数	λ	0.5076
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四参数	λ	10.3477
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五参数	λ	10.0355
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	K ₃	0.0206
	K ₄	0.2681
	∑²	3.76×10^-19

项目	文献模型^[6]	本文模型
参数个数	分别为3,4,5	分别为3,4,5
残差比较	3.6×10^-4	0.0079
	3.6×10^-4	7.33×10^-6
	7.5×10^-5	3.76×10^-19