اتصالات, اخبار, لوله

درباره ی کاتالیزورهای زیگلر-ناتا چه می دانید؟(بخش دوم)

پلیمر

ساختمان کاتالیزورهای زیگلر-ناتا

کاتالیزورها، هالیدهای فلزات واسطه گروه­ های چهار تا هشت جدول تناوبی و معروفترین و پرمصرفترین آن­ها TiCl3 و TiCl4  هستند. TiCl3 با غلتک به ذرات ریز فعال تبدیل می­شود. محصول به ­دست آمده ساختمان بسیار منظم بلوری و چهار نوع ساختار بلوری دارد. TiCl3 یک بلوریونی مانند سدیم کلراید و نسبتاً غیر متخلخل و با سطح ویژه کم (۱۰-۴۰ متر مربع بر گرم) است. همچنین نقطه ذوب بالایی دارد و در دمای ۴۵۰ درجه سانتی­گراد به TiCl4  و در دمای ۸۳۰ درجه سانتی­گراد به بخار TiCl4 تبدیل می­شود.

پلیمر

پارامترهای مؤثر بر عملکرد کاتالیزورهای زیگلر-ناتا

عملکرد کاتالیزورها عموماً به پارامترهایی چون مقاومت فیلم سیال، مقاومت در مقابل نفوذ به داخل حفرات کاتالیزور، مقاومت­ پدیده­ های سطحی و مقاومت در برابر نفوذ محصولات به خارج وابسته است. اگر چه عموماً کاتالیزورهای مذکور به دلیل گرفتگی منافذ و پوشانده شدن مکان­ه ای فعال کک تشکیل می­دهند و غیر فعال می­شوند، در بیشتر مواقع کاتالیزورهای کئوردیناسیون، به دلیل حضور مقادیر اضافی اکسیژن، نیتروژن یا گوگرد موجود در مونومرها، فعالیت خود را از دست می­دهند.
حالت فیزیکی اولیه کاتالیزور تأثیر مهمی بر روی فضاویژگی، ریز ساختار، ترکیب نسبت کوپلیمر و مورفولوژی دارد. پلیـمر بسیار ایزوتاکتـیک آلفـااولفین­ ها فقط با کاتالیزورهای غیرهمگن مانند AlEt3 VCl3 به دست می ­آید. این کاتالیزور بخش VCl3  نامحلول دارد ولی ناحیه AlEt3 آن در هیدروکربن قابل حل است. گاهی آلکیل فلزی نظیر در هیدروکربن نامحلول است و نمک فلزی واسطه در هیدروکربن حل می­شود.

کمک کاتالیزور

در سیستم­های کاتالیزوری زیگلر-ناتا، هالیدها، آلکیل یا آریل­های عناصر گروه­های یک تا چهار که در این سیستم فعال­ کننده کاتالیـزوراند، کمک کاتالیـزور یا کوکاتالـیست نامیده می­شوند. برخی از کمـک کاتالیزورهای معروف صنعتی عبارت­اند از: Al2(C2H5)3Cl،Al(C2H5)3Cl، Al(C2H5)3Cl، Al(C2H5)3 و Al(n-C6H13)3. کمک کاتالیزورها نقش بسیار مهمی در واکنش پلیمریزاسیون دارند و معمولاً نسبت Al/Ti یکی از پارامترهای بسیار مهم در پلیمریزاسیون است و تأثیر زیادی بر خواص نهایی محصول و نیز فعالیت کاتالیزور و سرعت پلیمریزاسیون دارد. نقش کمک کاتالیزور، فعال کردن موضع کئوردیناسیون روی TiCl4  است.
کمک کاتالیزور دو نقش عمده در واکنش پلیمریزاسیون دارد:

  1. فعال کردن کاتالیزور
  2. از بین بردن آلودگی ها

برای از بین بردن آلودگی­ ها، کمک کاتالیزور با عواملی همچون آب و اکسیژن موجود در سیستم ترکیب و مانع از تأثیر آن­ها بر روی کاتالیزور می­شود. به همین دلیل معمولاً در سیستم­های آزمایشگاهی، به علت آلودگی بیشتر نسبت به سیستم­های صنعتی به دلیل باز و بسته شدن مکرر و قرار گرفتن سیستم در معرض هوا، ابتدا کمک کاتالیزور را به سیستم اضافه می­کنند تا آلودگی­های سیستم را از بین ببرد. به این دلیل نسبت کمک کاتالیزور به کاتالیزور در سیستم آزمایشگاهی در حالت بهینه از سیستم­های صنعتی بیشتر است. معمولاً هر سیستم کاتالیزوری زیگلر-ناتا فعال نیست و برای هر مونومر از یک ترکیب کاتالیزوری خاص استفاده می­شود، ولی یکی از قواعد کلی این است که در سیستم­های تیتانیوم و آلومنیوم هنگامی که تعداد مجموع اتم­های کلر در کاتالیزور و کمک کاتالیزور چهار است، فعالیت سیستم خوب است. برای مثال کمک کاتالیزور مناسب برای TiCl4،  Al(C2H5)3 و برای TiCl3، Al(C2H5)2Cl است.

الکترون­دهنده­ ها

الکترون­دهنده­ ها بیشتر برای ایجاد فضاگزینی به کاتالیزورهای تولید پلی­پروپیلن افزوده می­شوند و بعضی مـواقع فعالیت کاتالیزور را نیز کاهش می­دهند. این ترکیبات معـمولاً استری هسـتند. الکترون­دهنده­ ها اصولاً به دو صورت داخلی و خارجی استفاده می­شوند. در حالت داخلی ترکیب کاتالیزور و نگهدارنده به عنوان پیش کاتالیزور است. در این حالت کاتالیزور شامل یک الکترون­ دهنده داخلی (معمولاً یک ترکیب آلی به علاوه یک هالید فلزی) است. در کاتالیزورهای جدید زیگلر-ناتا این الکترون­ دهنده شامل یک ترکیب آروماتیک تک­استری مانند اتیل بنزوات است. الکترون­ دهنده­ های خارجی نیز برای افزایش فضاگزینی استفاده می­شوند. در این حالت الکترون­ دهنده جداگانه به سیستم اضافه می­شود. از این دسته می­توان به سالیکسارن ­ها اشاره کرد.

گسترش کاتالیزورهای زیگلر-ناتا

از زمان کشف اولیه کاتالیزورهای زیگلر-ناتا از دهه ۵۰ میلادی، تاکنون اصلاحات بسیاری انجام شده ­اند که به ایجاد نسل­ های مختلف این کاتالیزورها انجامیده­ اند. این اصلاحات موجب بهبود بازده پلیمریزاسیون و فضاویژگی شده ­اند و کنترل مورفولوژیکی را نیز ممکن کرده­ اند.

برای اطلاعات بیشتر به بخش سوم مراجعه کنید.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید