POLYMERIZATION OF 1,3-BUTADIENE USING Co/Nd AND Ni/Nd CATALYSTS

Chansuree Chatarsa

dc.contributor.advisor	Napida Hinchiranan	en_US
dc.contributor.advisor	Pattarapan Prasassarakich	en_US
dc.contributor.advisor	Garry L. Rempel	en_US
dc.contributor.author	Chansuree Chatarsa	en_US
dc.contributor.other	Chulalongkorn University. Faculty of Science	en_US
dc.date.accessioned	2015-08-21T09:28:17Z
dc.date.available	2015-08-21T09:28:17Z
dc.date.issued	2014	en_US
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/44391
dc.description	Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2014	en_US
dc.description.abstract	Commercial butadiene rubber (BR) synthesized from 1,3-butadiene (BD) polymerization using neodymium (Nd)-based Ziegler-Natta catalyst coordinated with alkylaluminium halides as co-catalysts contains 97-99 % cis-1,4 configuration, which is higher than BR produced from Ni- or Co- based catalyst system: Moreover, the Nd-based catalyst provides 100% BD conversion without gel formation in the obtained BR product and this system ฟสหน produces less vinyl-cyclohexene content. However, the BR obtained from Nd-based catalyst (Nd-BR) has high viscosity, which is inappropriate for the production of poly(acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS). The Nd-BR also has high cold flow properties inducing poor extrudibility. Since BR produced from Ni- (Ni-BR) and Co-based catalyst (Co-BR) has higher degree of branching, it results in better processability. However, Ni- and Co- based catalysts require triethylaluminum (TEAL) and diethylaluminum chloride (DEAC) as co-catalysts. Therefore, the objective of this research is to combine the advantage of these catalysts to produce BR with high content of cis-1,4 structure, good mechanical properties and easy processing. The results showed that the use of Nd mixed with Co (Co/Nd) and Nd mixed with Ni (Ni/Nd)- based catalyst systems coordinated with TEAL and DEAC in the presence of cyclohexane provided 90% and 100% BD conversion, respectively. The obtained BR had content of cis-1,4 configuration higher than 97% and low amount of vinyl-1,2 unit (0.14-0.40%) with the greater mechanical properties and abrasion resistance than the commercial BR produced by using Co- or Ni- based catalyst.	en_US
dc.description.abstractalternative	ยางบิวทาไดอีนเกรดการค้าซึ่งสังเคราะห์ได้จากการทำปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของ 1,3 บิวทาไดอีน ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยานีโอดีเมียมซีเกลอร์-แนตตา ((Nd)-based Ziegler-Natta catalyst) กับสารประกอบแอลคิลอลูมิเนียมเฮไลด์ (alkylaluminium halides) ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาร่วม ให้โครงสร้างแบบซิส-1,4 ปริมาณ 97-99% ที่สูงกว่ายางบิวทาไดอีนที่ผลิตจากระบบตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล (Ni) หรือโคบอลต์ (Co) นอกจากนี้ระบบตัวเร่งปฏิกิริยานีโอดีเมียม ให้ร้อยละการเปลี่ยนแปลงมอนอเมอร์สูงถึง 100% โดยไม่มีเจลเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์และให้ไวนิลไซโคลเฮกซีน (cyclohexene) น้อยมาก อย่างไรก็ตามยางบิวทาไดอีนที่ได้จากตัวเร่งปฏิกิริยานีโอดีเมียม มีความหนืดสูงไม่เหมาะในการผลิตพอลิอะคริโลไนไทรล์บิวทาไดอีนสไตรีน (polyacrylonitrile-butadiene-styrene, ABS) ยางบิวทาไดอีนที่สังเคราะห์จากตัวเร่งปฏิกิริยานีโอดีเมียมมีการไหลย้อยสูงทำให้ยากต่อการอัดรีด (poor extrudability) เนื่องจากยางบิวทาไดอีนที่ผลิตจากตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล (Ni-BR) และ โคบอลต์ (Co-BR) มีโครงสร้างแบบกิ่ง (branching) มากกว่าทำให้ง่ายต่อการอัดรีด อย่างไรก็ตามระบบตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลและโคบอลต์จำเป็นต้องใช้ ไตรเอทิลอลูมินัม (triethylaluminum, TEAL) และไดเอทิลอลูมินัม (diethylaluminum, DEAC) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาร่วม ดังนั้นวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการรวมข้อดีของระบบตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้มาผลิตยางบิวทาไดอีนที่มีโครงสร้างแบบซิส-1,4 สูง มีสมบัติเชิงกลที่ดี และง่ายต่อการขึ้นรูป ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานีโอดีเมียมผสมกับโคบอลต์ (Co/Nd) และนีโอดีเมียมผสมกับนิกเกิล (Ni/Nd) โดยใช้ไตรเอทิลอะลูมินัมและไดเอทิลอะลูมินัม ในไซโคลเฮกเซน ให้ร้อยละการแปลงมอนอเมอร์ 90% และ 100% ตามลำดับ ยางบิวทาไดอีนที่ได้มีโครงสร้างแบบซิส-1,4 สูงในปริมาณมากกว่า 97% และมีโครงสร้างไวนิล-1,2 ที่ต่ำ (0.14-0.40%) มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีและการทนทานต่อการสึกหรอดีกว่ายางบิวทาไดอีนเกรดการค้าจากระบบตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์หรือนิกเกิล	en_US
dc.language.iso	en	en_US
dc.publisher	Chulalongkorn University	en_US
dc.relation.uri	http://doi.org/10.14457/CU.the.2014.28
dc.rights	Chulalongkorn University	en_US
dc.subject	Microstructure
dc.subject	Polymerization
dc.subject	Neodymium
dc.subject	Polybutadiene -- Synthesis
dc.subject	Cobalt catalysts
dc.subject	โครงสร้างจุลภาค
dc.subject	โพลิเมอไรเซชัน
dc.subject	นีโอดิเมียม
dc.subject	โพลิบิวทาไดอีน -- การสังเคราะห์
dc.subject	ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์
dc.title	POLYMERIZATION OF 1,3-BUTADIENE USING Co/Nd AND Ni/Nd CATALYSTS	en_US
dc.title.alternative	พอลิเมอไรเซชันของ 1,3-บิวทาไดอีนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์/นีโอดีเมียมและนิกเกิล/นีโอดีเมียม	en_US
dc.type	Thesis	en_US
dc.degree.name	Doctor of Philosophy	en_US
dc.degree.level	Doctoral Degree	en_US
dc.degree.discipline	Petrochemistry	en_US
dc.degree.grantor	Chulalongkorn University	en_US
dc.email.advisor	Napida.H@Chula.ac.th	en_US
dc.email.advisor	Pattarapan.P@Chula.ac.th	en_US
dc.email.advisor	grempel@uwaterloo.ca	en_US
dc.identifier.DOI	10.14457/CU.the.2014.28