Titanium and vanadium ethylene polymerization catalysts containing tris(pyrazolyl)borate ligand: Effects of polymerization parameters on activity and polymer properties

Abstract

O comportamento nas reações de polimerização de etileno envolvendo uma série de complexos de titânio(IV) e vanádio(V), [Tp´MXCl2] (1, M= Ti, Tp´= TpMs*, X = Cl; 2, M = Ti, Tp´= TpMs, X = Cl; 3, M = V, Tp´= TpMs*, X = NtBu; 4, M = V, Tp´= TpMs*, X = NAr) (TpMs*= HB(3-mesitilapirazolil) 2(5-mesitila-pirazolyl)–, TpMs = HB(3-mesitial-pirazolil)3 –, Ar = 2,6-iPr2-C6H3) foi investigado em tolueno ou hexano na presença de MAO ou TiBA/MAO (1:1) como cocatalisadores e variando a temperatura de polimerização. Os resultados de polimerização mostraram que independentemente do tipo de precursor catalítico, altas atividades foram obtidas usando o sistema TiBA/MAO/hexano. Para as espécies de titânio, maxima atividade catalítica foi alcançada à 60 ºC enquanto que para as espécies de vanádio as mais altas atividades foram obtidas à 30 ºC. Estudos relacionados à influência da razão molar [Al]/[M] (M = Ti, V) mostraram que estes precursores catalíticos apresentaram altas atividades catalíticas utilizando concentrações de Al tão baixas quanto 50:1. As curvas de DSC mostraram a produção de polietilenos lineares com temperaturas de fusão entre 123 e 140 °C. Os pesos moleculares viscosimétricos dos polietilenos estão no intervalo de 7 x 103-16,4 x 106 g mol-1.

The ethylene polymerization behavior of a series of titanium(IV) and vanadium(V) complexes, [Tp´MXCl2] (1, M= Ti, Tp´= TpMs*, X = Cl; 2, M = Ti, Tp´= TpMs, X = Cl; 3, M = V, Tp´= TpMs*, X = NtBu; 4, M = V, Tp´= TpMs*, X = NAr) (TpMs*= HB(3-mesityl-pyrazolyl)2(5-mesityl-pyrazolyl)–, TpMs = HB(3-mesityl-pyrazolyl)3 –, Ar = 2,6-iPr2-C6H3) was investigated in toluene or hexane using MAO or TiBA/MAO (1:1) as activators, and varying the polymerization temperature. The polymerization results showed that independently of the catalysts precursors used in the polymerization run, higher activities were found using TiBA/MAO/hexane system. For titanium species, the maximum catalytic activities were reached at 60 ºC while for vanadium ones the highest activities were attained at 30 ºC. Studies related to the influence of the [Al]/[M] molar ratio (M = Ti, V) have shown that these catalyst precursors presented highest activities using Al concentrations as low as 50:1. DSC curves showed the production of linear polyethylene with melting temperature in the range of 123-140 °C. The viscosity average molecular weights of the polyethylenes are in the range of 7 x 103-16.4 x 106 g mol-1.