Mis on Ziegler-Natta katalüsaator?

Ziegler-Natta katalüsaator on üks kolmest peamisest katalüsaatoritüübist, mis on tõhusad olefiinide või süsiniku kaksiksidemega süsivesinikühendite polümerisatsioonil. Ziegler-Natta katalüsaatorite kategoorias on kolm katalüsaatoritüüpi: titaanist tahked ja kandjaga katalüsaatorid ja tavaliselt alumiiniumist kokatalüsaatorid; metallotseen või siirdemetallid kahe tsüklopentadienüülaniooniga või negatiivse laenguga ioonid; ja mittemetallotseen hapniku- või lämmastikuligandidega. Kõik need kolm katalüsaatorit on kasulikud vinüüli polümerisatsioonis ja aitavad kontrollida taktikalisust või vinüüli süsinikuahelast võrsuvaid rippuvaid rühmi. Esimese katalüsaatori, titaanipõhise katalüsaatori, tuvastas Karl Ziegler 1953. aastal. Seejärel kasutas Giulio Natta katalüsaatorit polümeeride valmistamiseks.

Plasti loomisel või vinüüliga töötamisel on hädavajalik, et keemilised sidemed polümeriseeritaks või tekiksid korduvate elementide pikad ahelad. Kõige populaarsem ja hästi kasutatav katalüsaator selle efekti loomiseks on üks Ziegler-Natta katalüsaatoritest. Ziegler-Natta katalüsaator on üks kolmest katalüsaatoritüübist, mis on võimelised polümeriseerima kaksiksidemega süsivesinikke.

Esimene Ziegler-Natta katalüsaator oli titaanist variant. See katalüsaator algab titaanalusest. Titaanile on lisatud kokatalüsaatorit, tavaliselt alumiiniumi. Katalüsaatori kombinatsiooni tasakaalustamiseks lisatakse ka orgaanilisi modifikaatoreid.
Metalloteenkatalüsaatorid on siirdemetalli ja tsüklopentadienüüli kombinatsioon. Tsüklopentadienüül on süsivesinike kombinatsioon, milles on viis süsinikuaatomit ja kuus vesinikuaatomit ning selles ühendis on kaks aniooni, mis on segatud siirdemetalliga. Need metallid on kõik, millel on mittetäielik alamkest ja mida leidub enamasti elemenditabeli d-plokis.

Mittemetallotseenkatalüsaatorid on kolmas Ziegler-Natta katalüsaator. Need katalüsaatorid valmistatakse esmalt skandium- või aktinoidmetalliga või pehmete kuni tihedate siirdemetallidega. Pärast seda lisatakse hapniku või lämmastiku metallile ligand – aatom, mis seondub metalli keskse aatomiga.

Kõik need kolm katalüsaatorit on kasulikud vinüülpolümerisatsioonis ja kõik Ziegler-Natta katalüsaatoritüübid on peamised plasti valmistamisel kasutatavad katalüsaatorid. Seda seetõttu, et need katalüsaatorid aitavad teadlastel ja tootjatel kontrollida vinüüli taktikat või seda, kuidas vinüülpolümeeris ripprühmad on paigutatud. Väikseimgi muutus polümeerskeletis muudab vinüüli struktuuri ja kasutust, seega peab karkass olema täpne.

Selle katalüsaatorite rühma eest vastutavad kaks teadlast. Ziegler valmistas titaanipõhiseid katalüsaatoreid. Natta võttis kontseptsiooni ja kasutas selles polümerisatsiooni. Natta avastas ka ülejäänud kaks katalüsaatorit Ziegler-Natta katalüsaatorite kategoorias.