Kas ir Ziegler-Natta katalizators?

Ziegler-Natta katalizators ir viens no trim galvenajiem katalizatoru veidiem, kas efektīvi polimerizē olefīnus vai ogļūdeņražu savienojumus ar dubultām oglekļa saitēm. Trīs katalizatoru veidi Ziegler-Natta katalizatoru kategorijā ir: cietie katalizatori un katalizatori no titāna un kokatalizators, parasti no alumīnija; metallocēns vai pārejas metāli ar diviem ciklopentadienila anjoniem vai joni ar negatīvu lādiņu; un nemetallocēns ar skābekļa vai slāpekļa ligandiem. Visi trīs šie katalizatori ir noderīgi vinila polimerizācijā un palīdz kontrolēt taktiku vai piekaramās grupas, kas rodas no vinila oglekļa ķēdes. Pirmo katalizatoru, titāna bāzes katalizatoru, identificēja Kārlis Cīglers 1953. gadā. Pēc tam Džulio Nata izmantoja katalizatoru polimēru ražošanai.

Veidojot plastmasu vai strādājot ar vinilu, ķīmiskajām saitēm obligāti jābūt polimerizētām vai veidotām garās atkārtojošos elementu ķēdēs. Vispopulārākais un labi izmantotais katalizators šī efekta radīšanai ir viens no Ziegler-Natta katalizatoriem. Ziegler-Natta katalizators ir viens no trim katalizatoru veidiem, kas spēj polimerizēt ogļūdeņražus ar dubultsaitēm.

Pirmais Ziegler-Natta katalizators bija titāna variants. Šis katalizators sākas ar titāna bāzi. Titānam ir pievienots kokatalizators, parasti alumīnijs. Tiek pievienoti arī organiskie modifikatori, lai līdzsvarotu katalizatora kombināciju.
Metallocēna katalizatori ir pārejas metāla un ciklopentadienila kombinācija. Ciklopentadienils ir ogļūdeņražu kombinācija ar pieciem oglekļa atomiem un sešiem ūdeņraža atomiem, un ir divi šī savienojuma anjoni, kas sajaukti ar pārejas metālu. Šie metāli ir visi, kuriem ir nepilnīgs apakšapvalks, un tie galvenokārt atrodami elementu tabulas d-blokā.

Nemetallocēna katalizatori ir trešais Ziegler-Natta katalizators. Šos katalizatorus vispirms sagatavo ar skandiju vai aktinoīdu metālu vai mīkstiem līdz blīviem pārejas metāliem. Pēc tam skābekļa vai slāpekļa metālam pievieno ligandu – atomu, kas saistās ar metāla centrālo atomu.

Visi trīs šie katalizatori ir noderīgi vinila polimerizācijā, un visi Ziegler-Natta katalizatoru veidi ir galvenie katalizatori, ko izmanto plastmasas ražošanā. Tas ir tāpēc, ka šie katalizatori palīdz zinātniekiem un ražotājiem kontrolēt vinila taktiku vai to, kā vinila polimērā tiek sakārtotas kulonu grupas. Mazākās izmaiņas polimēra karkasā maina vinila struktūru un pielietojumu, tāpēc skeletam jābūt precīzam.

Par šo katalizatoru grupu ir atbildīgi divi zinātnieki. Ziegler izgatavoja katalizatorus uz titāna bāzes. Natta pieņēma koncepciju un izmantoja tajā polimerizāciju. Natta atklāja arī pārējos divus katalizatorus Ziegler-Natta katalizatoru kategorijā.