В начале 1950-х годов Циглер и Натта открыли новый процесс синтеза полимеров, который сделал возможным производство множества распространенных пластиков, включая полиэтилен высокой плотности и полипропилен.
История создания
Воистину революционным событием в химии XX столетия стало открытие К.Циглером и Дж.Наттой металлокомплексного катализа полимеризации олефинов. Это открытие имело не только выдающееся научное значение, оно также привело к принципиально новому и простому пути получения одного из важнейших промышленных полимеров – полиэтилена – и синтезу неизвестных ранее кристаллических стереорегулярных полиолефинов, в частности полипропилена и др.
Карл Циглер и Джулио Натта были лишь двумя из нескольких ученых, которые независимо друг от друга разработали катализаторы, позволяющие проводить полимеризацию при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении, а также точно контролировать расположение атомов, присоединенных к полимерным цепям.
Роберт Бэнкс и Дж. Пол Хоган из Phillips Petroleum открыли аналогичный процесс примерно годом ранее, но американские суды не разбирались в этом вопросе до 1980-х годов; к тому времени название «полимеризация Циглера-Натта» уже закрепилось.
Таким образом, в 1954 г. он и его коллеги открыли метод каталитической полимеризации пропилена, при котором образующийся высокомолекулярный продукт отличался тем, что все боковые цепи каждого мономерного звена в нем были расположены по одну сторону молекулы, а не ориентированы как попало.
Открытия Натты и Циглера изменили промышленную химию, и в 1963 году они получили Нобелевскую премию по химии за свой вклад в развитие каталитической полимеризации. Несмотря на развитие технологий и оборудования, принцип синтеза ПЭ сегодня остается тем же.
Применение и масштабы производства
В Сибуре на сегодняшний день в рамках проектов по импортозамещению проводится большая работа по созданию, испытаниям и внедрению новых катализаторов полимеризации. В компании применяется три вида катализа Циглера–Натты:
- классический – основанный на соединениях титана. Он требует сокатализаторов – алюминийорганических соединений. Как правило, таким сокатализатором выступает триэтилалюминий Al(C2H5)3 или триизобутилалюминий Al(C4H9)3;
- металлоценовый катализ – на основе металлоценов, например, дихлорида титаноцена. Также требуется сокатализатор, обычно используется метилалюмоксан (Al(CH3)O)n;
- постметаллоценновый катализ – новейшее направление с улучшенными свойствами.
В 2010 году мировой объём производства пластмасс, эластомеров и резин с их использованием превысил 100 миллионов тонн.
Развитие катализаторов полимеризации в СИБУРе продолжается. Исследуются новые поколения катализаторов, обеспечивающие повышенную активность и контроль над структурой полимеров.