Katalizatory Zieglera-Natty
Klasyczne katalizatory pierwszej generacji otrzymuje się w wyniku redukcji TiCl4 związkami glinoorganicznymi, np. 3TiCl4 + Al → 3TiCl3•1/3AlCl3 Katalizatory te przejawiają niskie aktywności rzędu kilku kg PE na gram tytanu. Mechanizm polimeryzacji etylenu i α-olefin wobec katalizatorów Zieglera–Natty możemy przedstawić w następujący sposób:
I etap: koordynacja olefiny do centrum aktywnego
II etap: insercja (wbudowanie) olefiny w reaktywne wiązanie Ti - C
Wprowadzenie do układu katalitycznego niewielkiej ilości zasady Lewisa powoduje zwiększenie powierzchni właściwej katalizatora oraz jego aktywności. W trakcie polimeryzacji obserwuje się zmniejszenie szybkości dezaktywacji katalizatora. Drugą generacją katalizatorów nazywa się układy katalityczne, w których prekursorem jest TiCl3 lub TiCl4 dodatkowo aktywowany zasadą Lewisa. Pozwalają one uzyskać PE z wydajnością kilkunastu kg PE na gram tytanu.
W katalizatorach trzeciej generacji zastosowano nośnik, na powierzchnię którego nanosi się związek metalu przejściowego (prekatalizator) aktywowany następnie związkiem metaloorganicznym. Znacznie zwiększyło to aktywność katalizatora (500 kgPE/gTih) oraz stopień wykorzystania związku tytanowego. Dzięki temu zawartość tytanu w polimerze uległa zmniejszeniu. Jako nośniki najczęściej stosuje się Al2O3, SiO2, MgO, MgCl2 oraz kompleksy dichlorku magnezu z zasadami Lewisa np. tetrahydrofuranem. Katalizatory trzeciej generacji umożliwiły postęp w technologii PE. Zrezygnowano z dezaktywacji i wymywania resztek katalizatora z polimeru.
Generacje czwarta i piąta różnią się między sobą tylko rodzajem zastosowanych zasad Lewisa. Mianem czwartej generacji określane są katalizatory, w których wykorzystuje się ftalany. Charakteryzują się one jeszcze większą wydajnością. Natomiast użycie 1,3-dieterów, doprowadziło do otrzymania katalizatorów generacji piątej.
Do szóstej generacji należą homogeniczne katalizatory Zieglera-Natty, w których prekursorem jest metalocen, a kokatalizatorem alkiloaluminoksan, przede wszystkim metyloaluminoksan (MAO). Przedmiotem badań naukowców jest wyeliminowanie MAO jako aktywatora i zastąpienie go innym związkiem, który nie jest oligomerem. Katalizatory homogeniczne z uwagi na jednorodność centrów aktywnych określa się jako katalizatory jednocentrowe. Umożliwiło to określenie struktur przestrzennych tych katalizatorów, co nie było możliwe w przypadku heterogenicznych katalizatorów nośnikowych. Ogromną zaletą tego typu katalizatorów jest bardzo wysoka aktywność.
[1] K. Szczegot, Kataliza Zieglera–Natty w polimeryzacji etylenu i α-olefin, Opole 1992
Zilustrowanie tematu w PPT - ściągnij prezentację
Agnieszka Rudy
wstecz Podziel się ze znajomymi