Polypropylene/organophilic clay nanocomposites using metallocene catalysts through in situ polymerization

Abstract

The organophilic clays employed for the preparation of supported metallocene catalysts Viscogel B8, Claytone HY and Cloisite 15A were evaluated in propylene polymerization. These supports were chemically pre-treated with trimethylaluminium (TMA). The organoclays, as well as the prepared metallocene catalysts, were analyzed by X-ray diffractometry (XRD). The polymers were also characterized by XRD, infrared absorption spectrometry (FTIR) for the determination of the isotactic index, by thermogravimetric analysis (TGA) for the determination of degradation temperatures, by differential scanning calorimetry (DSC) to determine thermal characteristics of the produced polypropylene, and by transmission electron microscopy (TEM) to examine the morphology of the materials obtained. All materials produced with the catalysts supported on organoclays showed higher melting and crystallization temperatures than the polypropylene (PP) obtained from the homogeneous catalyst as well as high dispersion of nanolayers of clays in PP matrix, although the catalyst activities of the supported system were much lower than the homogeneous one. Органофільні глини Viscogel B8, Claytone HY і Cloisite 15A використано для одержання металлоценових каталізаторів полімеризації пропілену. Попереднє оброблення носіїв проводилось триметилалюмінієм (ТМА). Аналіз органоглин, а також приготовлених металлоценових каталізаторів проводився методом рентгенівської дифракції (РД). За допомогою інфрачервоної абсорбційної спектрометрії визначено ізотактичний індекс полімерів; термогравіметричним аналізом – деградацію температур; диференціальною скануючою калориметрією – теплові характеристики виробництва поліпропілену; просвічуючою електронною мікроскопією – морфологію отриманих матеріалів. Всі продукти, одержані за участі каталізаторів на основі органоглин, характеризуються вищою температурою плавлення і кристалізації порівняно з поліпропіленом, отриманим на гомогенному каталізаторі, а також високою дисперсією наношарів глини в матриці поліпропілену, не зважаючи на нижчу активність каталізаторів на носіях у порівнянні з гомогенними.