探索诺贝尔化学奖中的高分子②—-齐格勒纳塔催化剂

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采用齐格勒-纳塔进行的聚合反应。 这种聚合的特点是能够形成立构规整性聚合物。它已用于高密度聚乙烯、全同立构的聚 α-烯烃以及高顺式-1,4-聚双烯烃(顺丁橡胶、异戊橡胶)等的生产。

1953年德国化学家K.齐格勒研究有机金属化合物与乙烯的反应时发现,在常压下用TiCl4和Al(C2H5)3二元体系的催化剂可以使乙烯聚合成高分子量的线型聚合物。1954年意大利化学家G.纳塔用TiCl3-Al(C2H5)3催化剂使丙烯聚合成全同立构的结晶聚丙烯,从此开创了定向聚合的新领域,它就是齐格勒-纳塔催化剂。1963年两人共获诺贝尔化学奖。

探索诺贝尔化学奖中的高分子②----齐格勒纳塔催化剂

最初,烯烃聚合采用的是自由基聚合,采用这一机理需要高压反应条件,并且反应中存在着多种链转移反应,导致支化产物的产生。对于聚丙烯,问题尤为严重,无法合成高聚合度的聚丙烯。从生产角度来讲,齐格勒-纳塔催化剂的出现使得很多塑料的生产不再需要高压,减少了生产成本,并且使得生产者可以对产物结构与性质进行控制。从科学研究角度上,齐格勒纳塔催化剂带动了对聚合反应机理的研究。随着机理研究的深入,一些对产物控制性更好的有机金属催化剂系统不断出现,如茂金属催化剂、凯明斯基催化剂等。基于这些贡献,卡尔·齐格勒和居里奥·纳塔分享了1963年的诺贝尔化学奖。

齐格勒-纳塔催化剂是指由元素周期表中 ⅣB到ⅦB族的过渡金属盐和ⅠA到ⅢA族的金属烷基化合物、卤化烷基化合物或氢化烷基化合物组成的催化体系,其典型代表是TiCl4或TiCl与Al(C2H5)3组成的体系。最重要的过渡金属盐是钛、钒、锆、铬、钴、镍的卤化物、低价卤化物和卤氧化物,也可用羧酸基、烷氧基、乙酰丙酮基和环戊二烯基等的过渡金属化合物。这种催化剂出现后不久,又发展了三元体系、多元体系,还加入各种类型添加剂来提高催化活性和定向效应。 探索诺贝尔化学奖中的高分子②----齐格勒纳塔催化剂

 

快赢彩票官网自从齐格勒-纳塔催化剂发现以来,在研制新型的催化剂,革新聚合方法,提高催化效率和改进聚合物性能等方面做了大量工作,并取得了很大进展。值得提出的有两点:第一是发展了乙烯或丙烯聚合的高效催化剂,即所谓第二代齐格勒-纳塔催化剂,使催化效率提高了几百倍。第二是中国首先发现的稀土催化体系,对共轭双烯烃的聚合具有很高的立构规整性和催化活性,能制得顺式-1,4结构含量很高的和性能优良的聚双烯烃橡胶,使齐格勒-纳塔催化剂中的过渡金属元素扩展到周期表Ⅲ B族。

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