مشاهده رشد ذرات پلی اتیلن در محیط دوغابی کات

[mim-shimi 25,686]

امروزه پلی اتیلن پر مصرف ترین پلاستیک می باشد و با نام های پلی اتیلن و پلی تن شهرت یافته است. این پلیمر بخشی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره می باشد و در بخش های مختلفی مانند لوله های آب خانگی، کیسه های پلاستیکی، سطل های زباله و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود. از آنجاییکه پلی اتیلن از بازیافت پذیری بسیار مناسبی برخوردار است، کاربردهای آن رو به گسترش است. بنابراین بهبود میزان بازده تولید، در جهانی با منابع محدود نفتی، حائز اهمیت است. اگرتولید کننده ها بتوانند آنچه را که در داخل راکتورهایشان اتفاق می افتد، به صورت واضح مشاهده کنند، در اینصورت تنظیم دقیق شرایط امکان پذیر شده و کنترل کیفیت محصول آسانتر خواهد شد و امکان ایجاد کاتالیست های جدید به حقیقت خواهد پیوست.

 

 

 

HDPE ، متداول ترین نوع پلی اتیلن، در دوغ آب های کاتالیستی تولید می شود. شیوه های رایج برای مشاهده این نوع از واکنش ها شامل مانیتورینگ به شیوه off-line یا استفاده از سلول های مخصوص بدون همزن می باشد. همزدن و تکان دادن در تولید تجاری پلی اتیلن ضروری می باشد، ولی در عین حال همزدن اثر مخربی بر تکنیک های استاندارد مانیتورینگ ذره دارد، و این ذرات هستند که برای دنبال نمودن واکنش از یک فاصله نزدیک، بایستی به طور مداوم مونیتور شوند.

اخیراً مشاهده بی درنگ (real time) تولید پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) امکان پذیر شده است. پروفسور Rolf Mulhaupt و شاگردش Rainer Xalter از دانشگاه Albert-Ludwigs در Freiburg آلمان در یک مقاله در مجله مهندسی واکنش های ماکرومولکول ها، توضیح داده اند که چگونه می توان با ترکیب اندازه گیری های انعکاس لیزر و مانیتورینگ ویدئویی، پلیمریزاسیون اتیلن را در محیط دوغ آبی و راکتورهای در مقیاس صنعتی، دنبال نمود. آنها به این وسیله توانسته اند رشد ذرات پلیمر را تحت شرایط مختلفی در محیط دوغابی مشاهده کنند و قادر هستند که با کمک این مشاهدات تغییرات ایجاد شده در بازده واکنش و نوع محصولات را توضیح دهند.

پلی اولفین ها (پلی اتیلن، ساده ترین نوع پلی اولفین ها می باشد) در دوغ آب ها با استفاده از کاتالیست های متالوسن و زیگلر-ناتا تهیه می شوند. این کاتالیست ها بر روی یک سری پایه کاتالیست قرار گرفته و به مولکول های کوچک آلکن یا اولفین در شکستن پیوندها و پیوستن به یکدیگر به منظور ساخت واحدهای بزرگتر به نام پلیمر کمک می کنند. با رشد ذرات پلیمری در مقیاس ماکروسکوپیک، ذرات کاتالیست شکسته و خرد می شوند. طبق نظر نویسندگان مقاله فوق “اثر متقابل بسیار پیچیده رشد ذرات پلیمری و قطعه قطعه شدن ذرات کاتالیست، سنتیک واکنش، مورفولوژی ذرات پلیمری و چگالی توده را کنترل می کند”. در واکنش هایی که در فاز گازی انجام می شوند، میکروسکوپ نوری به همراه یک دستگاه ویدئو به کار گرفته می شود تا همراستا با رشد ذرات پلیمری این فرایند مونیتور شود. Rainer و Mulhaupt این ایده را به یک سطح جدید ارتقا داده اند، آنها این روش را در محلول های دوغابی با همزن بکار گرفته اند. این نوع محلول ها، محیط های بسیار پیچیده ای برای مشاهده می باشند.

تکنیک جدید شامل بکار گیری یک میله کاوش “مشاهده و اندازه گیری ذره” (PVM) می باشد، که با آن تصاویر میکروسکوپی ویدئویی از ذرات متحرک با استفاده از تکنیک عکسبرداری CCD و یک منبع نوری پالسی، به دست می آید. میله کاوش مذکور با یک میله کاوش “اندازه گیری بازتاب پرتو متمرکز” (FBRM) ترکیب می شود. کاوش FBRM یک پرتو متمرکز چرخشی لیزری را بکار می گیرد که این پرتو دوباره در نزدیکی نقطه کانونی پرتو لیزر بر ذرات منحصر به فردی افشانده می شود. محاسبات مربوط به مدت و شدت نور متفرق شده برای تعیین توزیع اندازه ذرات بکار گرفته می شود.

تکنیک FBRM اطلااعات آماری راجع به تغییر توزیع اندازه ذره با زمان ارائه می دهد و با تکنیک PVM عکس هایی با کیفیت بالا از ذرات به دست می آید. بنابراین در نهایت اطلاعات مفصلی در مورد شکل و اندازه ذرات در مراحل مختلف پلیمریزاسیون، حاصل می شود.

شیوه هایی برای مرتبط کردن نتایج حاصل با سنتیک واکنش توسعه یافته اند و نتایج حاصل از هر دو کاوش به خوبی با نتایج بدست آمده از مانیتورینگ off-line برای انواع متنوعی از واکنش ها مقایسه شده اند. اگرچه در این مقاله فقط پلی اتیلن بررسی شده است، ولی اعمال این بررسی بر روی دیگر سیستم های دوغ آبی پلی اولفینی به نظر درست می رسد. همچنین به نظر می رسد به کار گیری این یافته ها در مورد واکنش های کوپلیمریزاسیون نتایج مهیجی به دنبال داشته باشد.

 

منبع: کام پلی نیک