Hochdruckpolymerisation
Auf dem Gebiet der kontinuierlichen Hochdruckpolymerisation werden bei Drücken bis zu 3000 bar Homo-, Co- und Ter-polymere von Ethen hergestellt. Die Eigenschaften der Polymere wie beispielsweise die Molmassenverteilung, das Schmelzverhalten oder die chemische Zusammensetzung werden analysiert und kinetische Parameter einer betrachteten Reaktion bestimmt. Dabei können während einer Reaktion die Versuchsbedingungen wie Druck, Temperatur oder Umsatz variiert werden. Es besteht die Möglichkeit auf verschiedene Initiatoren und Molmassenregler zurückzugreifen. Neben den in der Industrie üblichen Comonomeren werden auch neue Comonomere in den Prozess eingeführt, die eine funktionelle Struktur besitzen oder auf erneuerbare Rohstoffquellen basieren.
Lösungsmittelpolymerisation
Neben den bestehenden Hochdruck-Apparaturen bietet die Lösungspolymerisations-Mini-Plant Zugang zu HDPE und LLDPE, die durch katalytische Polymerisation erhalten werden können. Hierbei wird Ethen allein oder in Gegenwart von ein oder zwei a-Olefinen in Lösungsmittel in einem Rührkesselautoklaven polymerisiert. Mögliche Reaktionsbedingungen sind in einem Rahmen bis 300 °C und 200 bar wählbar. Während des Versuchs können sowohl die Zusammensetzung im Reaktor als auch Verweilzeit unabhängig variiert werden. Durch Zugabe eines Kettenreglers können Molekulargewichte gezielt eingestellt werden.
Die kontinuierliche Lösungsmittelpolymerisations-Anlage bietet aus wissenschaftlicher Hinsicht viele Möglichkeiten. Innerhalb eines Experimentes können verschiedene Reaktionsparameter untersucht werden. Reaktionsparameter sind ein Kernelement der Polymerreaktionstechnik.
Zu den wichtigsten Parametern hierbei zählen:
- Katalysator-Performance
- kinetische Parametern
- Geschwindigkeitskonstanten
- Aktivierungsenergien
- Katalysator-Lebensdauer
- Co-Polymerisationsparameter
Die Flexibilität der Anlage erlaubt die Untersuchung verschiedener Katalysatoren in Hinblick auf deren Aktivität, die Polymerisationseigenschaften und das erhaltene Produkt bei hoher Reproduzierbarkeit. Die Untersuchung der kinetischen Parameter dient zum besseren Verständnis des Polymerisationsprozesses. Die so entstandenen Polymerproben können verschiedene Strukturen aufweisen. HDPE verschiedener definierter Längen können als lineare Standards für analytische Methoden verwendet werden. Co-Polymere könnten verschiedene architektonische Eigenschaften aufweisen. Dies kann genutzt werden um den Einfluss der Polymerstruktur auf mechanische und rheologische Eigenschaften isoliert zu untersuchen. Ein LLDPE mit unterschiedlichen Branching-Dichte bei gleichem Molekulargewicht kann zur Untersuchung des Einflusses des Co-Monomergehalts genutzt werden. Durch Änderung des Co-Monomers bei gleichem Molekulargewicht und gleicher Branching-Dichte kann der Einfluss der Seitenkettenlänge untersucht werden. Die Mini-Plant eröffnet somit die Möglichkeit zur gezielten Untersuchung von Polymereigenschaften als Funktion des Reaktionsprozesses.