Degradation of polyolefins at moderate temperatures employing a aluminum-titanium catalyst system

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05581
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Grause Guido 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (60570017)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ポリオレフィン / チタニウム / ジルコニウム / 熱分解 / チーグラー・ナッタ触媒

Outline of Annual Research Achievements

このプロジェクトの目的は、触媒としてチタニウム化合物を用いてポリオレフィンの熱分解を促進する可能性を調査することだ。この種類はチーグラー・ナッタ触媒として知られる触媒がしばしばオレフィンの重合のために使用される。この反応が平衡に基づいており、温度の上昇に伴って、鎖の長さが減少しているが知られている。したがって、ポリマーの鎖長は、同様に、高温で減少するべきだ。
本年度は主に必要な機器の製造のために使用された。触媒は、水と空気に敏感であり、不活性雰囲気中で調製することが必要である。そのため窒素と真空を通過させるの接続をつけているシュレンクラインを購入された。その上、不活性雰囲気中での作業のために追加の製品が必要になった。
実験は塩化チタン及び有機マグネシウムと有機ケイ素化合物に基づく古典的なチーグラー・ナッタ触媒の製造を開始した。チーグラー・ナッタ触媒を調製し、ポリエチレンとチーグラー・ナッタ触媒の混合試料を、熱重量を用いて熱分解することによりチーグラー・ナッタ触媒の効果を評価した。チーグラー・ナッタ触媒を用いることで、ポリエチレンのみの場合よりも熱分解ピーク温度を下げる効果が見られた。DTGピークは20℃の低音のほうに下がったので、チタン触媒のプラス効果があることがわかった。しかし、触媒の熱安定性が低く比較的早い段階で触媒が分解していると分かり、効果が見られたのは触媒が分解したものが効いたためだと考えた。
やっぱ、チタン触媒はポリエチレンの熱分解にプラス効果が見られたのに、チーグラー・ナッタ触媒は高温で分解されたので、触媒の残渣も触媒効果であることがわかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

一つのシュレンクラインが割れてしまったので、意図しないブレークになりました。

Strategy for Future Research Activity

高い熱安定性を有する触媒の探索を継続する予定である。チタニウムはジルコニウムより熱安定性が低いので、ジルコニウムに置き換えられている可能性がある。触媒の製造後、触媒は元素分析、ICP-AES、等の適切な方法により調べている。その後、触媒をポリエチレンと混合し、熱分解は熱重量及び熱重量/質量分析法により調べている。分解は、そのように適切な溶媒で200と300℃の間の温度範囲で実施し、ガスを生成された体積および組成物をガスクロマトグラフィーにより測定する予定である。