In Situ Copolymerization of Ethylene & Propylene In The presence of Titania Nanofillers. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF phd_thesis_.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

تعتبر صناعة البوليمرات في المملكة العربية السعودية قطاع سريع النمو بسبب توفر المواد الخام والإنتاج بتكلفة منخفضة. في هذه الدراسة ، فقد تم تصنيع المحفزات المختلفة و المستخدمة في بلمرة الاثيلين و الاثيلين / البروبيلين . لقد استخدم حفاز الفاناديوم (III) المعقدة ذو الصيغة العامة [RN=CH(2,4-tBu2C6H2O)]VCl2(THF)2 حيث ان ( R ) يمثل مجموعة فنيل( Ph). لقد تم تصنيع مالئات ( nanofillers) لاكسيد التيتانيوم النانومترية غير مطعمة والمطعمة بالحديد (TiO2/Fe) باستخدام تقنية الصل-جل (sol-gel) وذلك لاستخدامها لاول مره في دراسة تاثييرها على خواص بوليمر الاثيلين وكوبوليمر الاثيلين والبروبيلين باستخدام حفازات الفانديوم المعقده والمساعد المحفز (methylaluminum dichloride ). لقد بينت النتائج ان الوزن الجزيئي ( Mw ) زاد نتيجة إضافة (TiO2/Fe) في المركبات النانومتريه ( nanocomposites) لكل من البولي اثيلين و كوبوليمر الاثيلين والبروبيلين. تم الحصول على أقصى قدر من نشاط الحفاز باستخدام 15 ملجم من (TiO2/Fe) النانومترية. وقد ارتفعت درجة الحرارة تدهور في المركبات النانومتريه للبولي ايثلين ( (nanocomposites عن طريق زيادة المالئة) ( TiO2/Fe . ومع ذلك ، لوحظ الاتجاه المعاكس في المركبات النانومتريه ( (nanocomposites لكل البولي ايثيلين / البولي بروبلين ويرجع ذلك إلى زيادة المحتوى البولي بروبلين . وأظهر تحليل التبلور بالتجزئة ( Crystaf ) و الفحص بالرنين المغناطيسي (C13NMR ) أن محتوى مادة البولي بروبيلين زادت مع زيادة كمية .( TiO2/Fe ) ولقد تم استخدام المالئة النانومترية لثاني أكسيد التيتانيوم مطعم بالتنغستن ( TiO2/W) لدراسة تأثير المالئة النانومترية على خصائص المركبات النانومتريه ( (nanocomposites لبولي الايثيلين في وجود حفار الفاناديوم (III) . ان استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم المطعم بالتنغستن ( TiO2 / W) أدى إلى زيادة الوزن الجزيئي ( Mw ) لمركبات (nanocpomposites) البولي إثيلين تصل إلى خمسة أضعاف مقارنة مع البولي اثيلين غير المركب (neat). كانت الجرعة المثلى من TiO2 / W هي 10 ملغ جيث كان الوزن الجزيئي ( Mw ) 106 x 1.2 ( g.mol -1). و تم ايضا زيادة نشاط الحفاز إلى ٪60 باستخدام نفس الكمية من المالئة الناومترية TiO2/W . لقد تم انتاج البولي ايثيلين والايثيلين / البروبيلين باستخدام حفاز الزركونيوم (IV ) كلوريد باستخدام المالئة النانومتريه ل ( TiO2/Fe ) . ولقد اثبتت النتائج زيادة الوزن الجزيئي ( Mw ) بإضافة TiO2/Fe للبولي اثيلين. وقد تحقق اعلى نشاط للحفاز باستخدام 10 ملجم من TiO2/Fe في جميع انواع البولي ايثيلين ومركبات البولي ايثيلين / البولي بروبلين النانومترية. وزادت درجة حرارة انصهار (Tm) و التبلور لمركبات البولي ايثلين النانومترية باستخدام المالئة النانومترية TiO2/Fe nanofiller . وقد لوحظ الاتجاه المعاكس في البولي ايثيلين / البولي بروبلين للمركبات النانومترية ويرجع ذلك إلى زيادة محتوى البولي بروبلين . تم زيادة المحتوى البولي بروبلين بزيادة كمية المالئة النانومترية TiO2/Fe . لقد تم دراسة حركية تبلور كلا من البولي ايثلين و البولي ايثيلين / البولي بروبلين للمركبات النانومترية باستخدام معادلة Avrami - Erofeev. للمرة الأولى، تم إنتاج مواد لاصقة من خلال البلمرة من الاثيلين و البروبيلين ة باستخدام حفاز خاص بوجود المركب المحفز methylaluminoxan ( MAO). واستخدمت ثلاث نسب مولية مختلفة ( 50:50 ، 60:40 و 40:60 ) من الاثيلين / البروبيلين (E / P ) على التوالي لدراسة خصائص التصاق البوليمرات المنتجة وقد اعطت نسبة ( 50 : 50 ) من (E / P ) أعلى خصائص للالتصاق.

English Abstract

Polymer industry in Saudi Arabia is a fast growing segment of the industry because of the availability of the raw materials and low cost production. In this study, different catalysts were synthesized and used in ethylene and ethylene/propylene polymerization. A vanadium (III) complex bearing a salicylaldiminato ligand of the general formula [RN=CH(2,4-tBu2C6H2O)]VCl2(THF)2, where R = 2,6-iPr2C6H3, was used as a catalyst. Titanium dioxide doped with iron nanofillers were synthesized by a sol-gel process and was used to investigate the effect of nanofillers on the ethylene homopolymer and ethylene/ propylene copolymer properties. Polyethylene and polyethylene/polypropylene nanocomposites were synthesized using vanadium (III) complex bearing salicylaldiminato ligands in the presence of TiO2/Fe nanofiller. The molecular weight (Mw) was found to increase on adding TiO2/Fe nanofiller in both polyethylene and polyethylene/polypropylene nanocomposites. The maximum catalyst activity was obtained by using 15 mg of the TiO2/Fe nanofiller. The degradation temperature of polyethylene nanocomposites was increased by increasing the TiO2/Fe nanofiller. However, the opposite trend was observed in polyethylene/polypropylene nanocomposites due to the increasing of the polypropylene content. Crystallization analysis fractionation (Crystaf) and 13C NMR showed that the polypropylene content was increased as the TiO2/Fe nanofiller amount increased. Titanium dioxide doped with tungsten (TiO2/W) nanofillers are used to study the effect of nanofillers on the polyethylene nanocomposites properties in the presence of the vanadium (III) catalyst. Using titanium dioxide doped with tungsten (TiO2/W) resulted in increasing the molecular weight (Mw) of polyethylene nanocpomposites up to five times compared to the neat polyethylene. The optimum dosage of the TiO2/W nanofiller was 10 mg which molecular weight (Mw) was 1.2 × 10 6 (g.mol-1). The catalyst activity was increased up to 60 % by using the same amount of the TiO2/W nanofiller. Polyethylene and ethylene/propylene copolymer nanocomposites were synthesized by using Bis(cyclopentadienyl)zirconium (IV) dichloride in the presence of TiO2/Fe nanofiller. The molecular weight (Mw) was found to be increased by adding the TiO2/Fe nanofiller in polyethylene nanocomposites. The maximum catalyst activity was achieved by using 10 mg of TiO2/Fe nanofiller in all polyethylene and polyethylene/polypropylene nanocomposites. The melting temperature (Tm) and crystallinity of polyethylene nanocomposites were increased by using TiO2/Fe nanofiller. However, the opposite trend was observed in polyethylene/polypropylene nano-composites due to the increasing of the polypropylene content. Polypropylene content was increased when the TiO2/Fe nanofiller amount increases. Non-isothermal crystallization kinetics of polyethylene and polyethylene/polypropylene nano-composites were well fitted with Avrami-Erofeev model. The crystallization behavior of ethylene/propylene copolymers nanocompopsites was influenced by the comonomer distribution. For the first time, pressure sensitive adhesives (PSAs) were produced by copolymerization of ethylene and propylene copolymerization using a special catalyst with methyl aluminoxane (MAO) as a cocatalyst. Three different molar feed ratios (50:50, 60:40 and 40:60) of ethylene/propylene (E/P) respectively, were used to investigate the adhesion properties of produced copolymer and the results showed the molar feed ratio (50:50) of (E/P) resulted in producing the highest adhesion properties.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Harthi, Mamdouh A.
Committee Members:	Ibnelwaleed, Ali Hussein and Atieh, Muataz Ali and Binous, Housam and Ba-Shammakh, Mohammed
Depositing User:	OMAR YAHYA BAKATHER (g200503430)
Date Deposited:	02 Jul 2014 10:06
Last Modified:	01 Nov 2019 15:43
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139319