ساخت کاتالیستهای زیگلر ناتای تک پایه ای و دو پایه ای

کاتالیزورهای زیگلر-ناتا به عنوان یک دسته مهم از کاتالیزورهای صنعتی نقش به سزایی در تولید پلی اولفینها دارند. اولین بار هولز کمپ دانشجوی محقق آلمانی، کارل زیگلر، کاملا اتفاقی کاتالیزورهای زیگلر- ناتا را در انستیتو «ماکس پلانک» آلمان کشف کرد. وی فهمید اتیلن در مجاورت ترکیبات آلومنیوم و ترکیبات کلوئیدی نیکل، که به صورت کاملااتفاقی در راکتور بهجا مانده بودند، در دمای پایین پلیمریزه میشود. همچنین ناتا و همکارانش نشان دادند که میتوان با کمک این دسته از کاتالیزورها پروپیلن را به صورت منظم فضایی پلیمریزه کرد. تا قبل از آن تهیه پلیپروپیلن با وزن مولکولی بالا تقریباً غیر ممکن بود و تنها پلی پروپیلن اتاکتیک با وزن مولکولی پایین تهیه میشد. کشف مذکور که به تهیه نوع خاصی از کاتالیزورها برای تهیه پلیاولفینها منجر شد چنان مهم بود که کارل زیگلر و جولیا ناتای ایتالیایی در سال 1956 برنده جایزه نوبل شیمی شدند. کشف کاتالیزورهای زیگلر- ناتا مسیر تحقیقات در زمینه پلیاولفینها را تغییر داد و با تغییراتی نه چندان بنیادی در این دسته از کاتالیزورها تولیدپلی اولفینی با خواص مطلوب ممکن شد. امروزه به جرأت میتوان گفت که تولید پلیمرها با اسـتفاده از کاتالیـزورهای زیگلر-ناتا یکی از مهمترین روشهاست و بیشترین سهم را در تولید پلیمرها دارد. در حال حاضر و با آن که نسل هشتم این کاتالیزورها در حال تشکیل است، هنوز کاتالیزورهای زیگلر-ناتا مهمترین عوامل تولید پلیاولفینها هستند و با گذشت حدود چهار دهه از عمر کاتالیزورهای متالوسن، که در برخی حالات تقریباً شبیه کاتالیزورهای زیگلر-ناتا هستند و با توجه به همین شباهتها برخی از محققان آنها را یکی از نسلهای کاتالیزورهای زیگلر-ناتا به حساب میآورند، هنوز در حدود نود درصد از پلیاولفینها از روش کاتالیزورهای زیگلر-ناتا تهیه میشوند و کاتالیزورهای متالوسنی هنوز به صورت صنعتی نتوانستهاند جایگاهی مناسب بیابند و تنها چند شرکت، از جمله بازل، بهصورت محدود پلیاولفینها را با کاتالیزورهای متالوسنی تولید کردهاند. در حال حاضر نسلهای جدید کاتالیزورهای زیگلر-ناتا فعالیت بسیار بالا و طول عمر کوتاهی دارند. کاتالیزورهای نسل اول بعضی مواقع تا 24 ساعت همچنان فعالیت خود را حفظ میکردند و به علت فعالیت کم و نسبت بالای کاتالیزور در محصول نهایی صنعتگران مجبور به شتشوی محصول و خنثی کردن کاتالیزور بودند؛ ولی امروزه با توجه به فعالیتهای بالای کاتالیزور، مقدار کاتالیزور آنقدر در محصول نهایی پایین است که مشکل شتشو و خنثی کردن کاتالیزور چندان وجود ندارد و همین باعث کاهش هزینههای تولید نیز شده است. بخشی دیگر از فعالیتهای محققان نیز در زمینه کاتالیزورهای زیگلر-ناتا در زمینه فضاگزینی است. کاتالیستهای زیگلر-ناتا میتوانند همگن و یا ناهمگن باشند ولی عمدتاً ناهمگن هستند و نوع محلول آنها به دلیل عدم پایداری کاتالیزور و کنترل نامناسب نظم فضایی معمولاً در صنعت استفاده نمیشوند. برای رفع این نقص کاتالیزورهایی بر پایه متالوسن در حال شکلگیری هستند. این کاتالیزورها محلولاند و میتوانند با آلومینواکسانها و دیگر کمک کاتالیزورها پلیاولفینها را با کنترل نظم فضایی؛ ریز ساختار عالی و توزیع وزن مولکولی باریک (به دلیل داشتن تنها یک نوع مرکز فعال) تولید کنند اما به علت مشکلات فرآیندی و صنعتی ، پلیاولفینهایی که با این دسته از کاتالیزورها تولید میشوند هنوز از چند درصد کل پلیمرها تجاوز نکرده است. کاتالیستهای متالوسن برای کاربردهای اکستروژن و قالبگیری دمشی مناسب نیستند و فقط برای کاربردهای قالبگیری تزریقی مناسب هستند.

1396/2/4 11:25