Röntgenblick in die Plastikproduktion

Eine Röntgenstudie bei DESY weist den Weg zu einem besseren Verständnis der Kunststoffproduktion. Ein Team unter Leitung der Universität Utrecht hat dazu an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III sogenannte Ziegler-Katalysatoren untersucht, die Arbeitspferde der weltweiten Polyethylen- und Polypropylenproduktion. Wie die Forscher im Fachjournal "JACS Au" berichten, zerfallen die Katalysator-Mikropartikel bei der Polymerherstellung in eine unerwartete Vielfalt kleinerer Bruchstücke. Die Beobachtung kann helfen, gewünschte Polymereigenschaften gezielt zu erzeugen und die Effizienz in der Produktion noch weiter zu erhöhen.

Polyolefine wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) spielen eine wichtige Rolle im täglichen Leben. Die Anwendungen reichen von Lebensmittelverpackungen zur Verlängerung der Haltbarkeit über die sterile Verpackung medizinischer Geräte bis hin zur Isolierung elektrischer Kabel. Zur Herstellung für diese Aufgaben maßgeschneiderter Polyolefine kommt eine vielseitige Klasse von Katalysatormaterialien zum Einsatz, darunter die Ziegler-Katalysatoren, die verschiedene Metalle wie Titan enthalten.

Die Katalysatorteilchen haben eine typische Größe von nur einigen zehn Mikrometern (tausendstel Millimetern), das heißt, sie sind rund zehnmal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haars. Dank dieser Katalysatoren kann Polyethylen bei Normaldruck und -temperatur hergestellt werden und zugleich mit verbesserten Materialeigenschaften. "Die Polyolefin-Forschung konzentriert sich heute darauf, die Polymereigenschaften gezielt auf die Anforderungen der Kunden zuzuschneiden, und da sind Erkenntnisse über den Polymerisationsprozess, wie sie in dieser Studie gewonnen wurden, von entscheidender Bedeutung", betont Hauptautor Koen Bossers von der Universität Utrecht.

zusammen mit Bert Weckhuysen geleitet hat, dem Chef der Gruppe für anorganische Chemie und Katalyse in Utrecht. "Diese Fragmentierung ist für eine effiziente Polymerproduktion unerlässlich, da sie während des Prozesses zusätzliche Oberfläche auf den Katalysatorteilchen freilegt und so die Polymerproduktion länger am Laufen hält."