Als Ziegler-Natta-Polymerisation werden alle Polymerisationen bezeichnet, die unter Verwendung von Ziegler-Natta-Katalysatoren ablaufen. Sie verlaufen bei relativ niedrigen Temperaturen und unter Normaldruck oder nur leicht erhöhtem Druck und führen zu Produkten mit hoher Stereoselektivität und hohen Molmassen.

Mittels Ziegler-Natta-Polymerisation werden z.B. Polyethylen hoher Dichte (HDPE), isotaktisches Polypropylen oder Copolymere aus Ethylen und Propylen (EPM) sowie Terpolymere mit einem zusätzlichen Dien (EPDM) sowie das cis-1,4-Polybutadien hergestellt. Es gibt sowohl Systeme für homogene als auch für heterogene Katalyse.

Der Mechanismus der Ziegler-Natta-Polymerisation wird als koordinative Polymerisation bezeichnet. Dabei schiebt sich das Monomere zwischen das Metallatom und die wachsende Kette. Dieser Reaktionsschritt wird auch als Insertion bezeichnet. Der Katalysator kann bei jedem Reaktionsschritt einen Einfluss auf die Orientierung des Monomeren ausüben und dadurch eine stereospezifische Polymerisation bewirken.

Als Modell für die Ziegler-Natta-Polymerisation kann der folgende sehr vereinfachte Ablauf am Beispiel der Verwendung von Titantetrachlorid und Aluminiumtriethyl dienen:

  1. Eines der an das Ti koordinierten Cl-Atome wird durch eine Ethyl-Gruppe ersetzt.

  2. Ein Ethan-Molekül lagert sich an eine freie Koordinationsstelle.

  3. Die Ethylen-Gruppe wandert zum Ethanrest. Es entsteht wieder eine freie Koordinationsstelle, an die wieder eine Anlagerung erfolgen kann usw.

Abb.1

Siehe auch: Polyethylen, Ziegler-Natta-Katalysator

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