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Koordinative Polymerisationen - Ziegler-Natta-Katalyse

Ziegler-Natta-Katalyse

Bei der Untersuchung des Nickeleffektes entdeckten A. Ziegler und Mitarbeiter 1953 durch Zufall, dass Ethen mit Triethylaluminium durch den Zusatz eines Katalysators bestehend aus einem Aluminiumalkyl und einem Übergangsmetall-Komplex bei Raumtemperatur und niedrigem Druck zu hochmolekularem Polyethylen polymerisiert. Für diese Erfindung und deren systematische Weiterentwicklung erhielt Ziegler gemeinsam mit G. Natta 1963 den Nobelpreis für Chemie. Parallel hierzu wurde von Hogan für Phillips Petroleum ein Katalysator basierend auf CrO3 und einem Silicatträger für die lineare Polyethylen-Ssynthese entwickelt. Dieser ist allerdings nicht so effektiv wie die Ziegler-Natta-Katalysatoren.

Die Kombination von Metallorganylen und Hydriden der Gruppen IA (Alkalimetalle), IIA (Erdalkalimetalle) und III mit Übergangsmetallkomplexen der Gruppen IV, V und VI, Uran, Thorium und Eisen polymerisieren Ethen. Die höchste Aktivität zeigen dabei die Organylaluminiumverbindungen mit Komplexen von Titan, Chrom und Vanadium, vor allem mit den Chloriden (Periodensystem).

Mit Ziegler-Natta-Katalyse kann unverzweigtes Polyethylen, Poly-(1,4-cis-butadien) oder isotaktisches Polypropylen hergestellt werden. Diese sind mit der freien radikalischen Polymerisation nicht zugänglich. Die am häufigsten verwendeten Katalysatorsysteme sind TiCl3, Et2AlCl, AlR3, TiCl4, AlR3, TiCl4.

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