Введение
Координационная полимеризация - это форма полимеризации, которая каталитизируется солями и комплексами переходных металлов.
Гетерогенная полимеризация Зиглера-Натты
Координационная полимеризация началась в 1950-х годах с использованием гетерогенных катализаторов Зиглера-Натты на основе тетрахлорида титана и органоалюминиевых ко-катализаторов. Смешивание TiCl4 с трикыл-алюминиевыми комплексами дает Ti ((III), содержащие твердые вещества, которые каталитизируют полимеризацию этина и пропена. Природа каталитического центра вызывает большой интерес, но остается неопределенной. Для оригинальных рецептов было зарегистрировано множество добавок и вариаций.
Однородная полимеризация Зиглера-Натты
В некоторых случаях неоднородная полимеризация Зиглера-Натты была заменена однородными катализаторами, такими как катализатор Каминского, обнаруженный в 1970-х годах. В 1990-х годах появился новый спектр постметаллоценовых катализаторов. Типичными мономерами являются неполярный этилен и пропен. Развитие координационной полимеризации, позволяющей сополимеризацию с полярными мономерами, является более поздним. Примерами мономеров, которые могут быть включены, являются метилвинилкетоны, метилакрилат и акрилонитрил. Катализаторы Каминского основаны на металлаценах металлов группы 4 (Ti, Zr, Hf), активированных метиллюминоксаном (МАО). Полимеризация, катализированная металлоценами, происходит через механизм Козе-Арлмана. Активный сайт обычно анионный, но катионная координационная полимеризация также существует.
Специальные мономеры
Многие алкены не полимеризуются в присутствии катализаторов Зиглера-Натты или Каминского. Эта проблема относится к полярным олефинам, таким как винилхлорид, винилэфиры и акрилатные эфиры.
Полимеризация бутадиена
Годовое производство полибутадиена составляет 2,1 млн. тонн (2000). В процессе используется однородный катализатор на основе неодимового элемента.
Принципы
Координационная полимеризация оказывает большое влияние на физические свойства виниловых полимеров, таких как полиэтилен и полипропилен, по сравнению с теми же полимерами, полученными другими методами, такими как полимеризация свободными радикалами. Полимеры, как правило, линейны и не разветвлены, и имеют гораздо более высокую молярную массу. Полимеры координационного типа также стереорегулярны и могут быть изотоксическими или синдиотаксическими, а не просто атаксическими. Эта тактика вводит кристалличность в аморфных полимерах. Из этих различий в типе полимеризации возникает различие между полиэтиленом низкой плотности (LDPE), полиэтиленом высокой плотности (HDPE) или даже полиэтиленом сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE).