Рост цепи по Циглеру—Натта

Рост цепи при полимеризации, инициируемой катализаторами Циглера — Натта, можно представить следующей схемой [c.27]

Ионная полимеризация протекает благодаря образованию из молекулы мономера реакционноспособных ионов в присутствии катализаторов (кислоты, катализаторы Фриделя — Крафтса, щелочные металлы, амиды этих металлов, металлорганические соединения, комплексные катализаторы Циглера — Натта и др.). При ионной полимеризации катализатор регенерируется и не входит в состав полимера. Ионная полимеризация может происходить как по цепному, так и по ступенчатому механизму. В зависимости от природы катализатора различают полимеризацию катионную (рост цепи осуществляется карбкатионом) и анионную (рост цепи осуществляется карбанионом) [c.262]

Начиная с 1959 г., часто упоминается об использовании носителей для катализаторов Циглера — Натта с целью повышения выхода ПЭ с единицы массы активного компонента. Однако только в последнее десятилетие были найдены носители или добавки к катализаторам Циглера — Натта, которые оказывают синергическое действие на каталитический комплекс, увеличивая активность переходного металла в десятки и сотни раз. Создание таких катализаторов стало возможным, когда были-получены данные о структуре каталитического комплекса, решающей роли связи Ме—С в реакции роста цепи и механизме элементарных стадий процесса, протекающих по этой связи [69]. Прочность связи и ее дестабилизация зависят от природы и валентного состояния переходного металла природы и числа лигандов и свободных групп, окружающих [c.87]

Скорости ионной полимеризации слабо зависят от температуры, поскольку энергии активации стадий инициирования и роста цепи малы (существуют исключения из этого положения, например при инициировании на катализаторах Циглера—Натта). Поэтому в отличие от радикальной полимеризации ионная полимеризация протекает с высокими скоростями при низких температурах. Так, полиизобутилен в промышленности получают в присутствии трехфтористого бора при —100 °С в жидком пропане (см. опыт 3-23). Однако температура полимеризации оказывает решающее значение на структуру образующегося полимера. [c.138]

Стирол (I), пентен-1 (И) Стирол, гексен-1 (III) Стирол, гептен-1 (IV) Гомополимеры и сополимеры (V) Катализатор Циглера—Натта. Содержание 1 в V увеличивается с ростом длины цепи от II к IV, состав V изменяется при варьировании соотношения А1 Ti [1043] [c.603]

Попытка использования металлоорганических комплексов в качестве катализаторов гидрирования основана на известном факте полимеризации этилена в присутствии водорода на катализаторах Циглера—Натта с образованием полимера с более низким молекулярным весом. Натта предложил механизм регулирующего действия водорода, согласно которому водород обрывает рост полимерной цепи. При [c.73]

До середины 1950-х гг. все попытки получить полиолефины из иных мономеров, чем этилен и изобутилен, приводили к образованию лишь низкомолекулярных продуктов, промышленная ценность которых невелика. Причиной этих неудач является протекание реакций переноса активного центра (путем отрыва атома водорода от олефина), конкурирующих с реакциями роста цепи путем присоединения радикала. Однако в 1954 г. Натта, продолжая исследования Циглера, обнаружил, что некоторые биметаллические катализаторы циглеровского типа способны превращать пропилен и многие другие а-олефины, в частности 4-метилпентен-1 и бутен-1, в кристаллические полимеры. Путем небольших изменений состава и физической природы катализаторов этому ученому удалось получить несколько видов высокомолекулярного полипропилена, значительно различающихся по свойствам. При дальнейшем изучении было установлено, что эти свойства обусловлены различной стереорегулярностью полученных продуктов (см. выше). Изотактический полипропилен оказался похожим во многих отношениях на полиэтилен высокой плотности, тогда как атактическая форма полипропилена характеризовалась аморфной структурой и низкими прочностными характеристиками. Метильные группы, связанные с альтернантными атомами углерода основной цепи, оказывают разностороннее влияние на свойства полимера. Так, с одной стороны, они увеличивают жесткость макромолекуляр- [c.256]

Если процесс полимеризации несимметричного мономера типа СН2 = СНН протекает по типу присоединения голова к хвосту , т. е. в цепи регулярно чередуются группы СН2 и группы СНК, то возможны только два способа пространственного расположения звеньев. Управление актом роста цепи состоит, следовательно, в том, чтобы обеспечить присоединение очередного звена либо строго с той же конфигурацией асимметрического атома, что и в предыдущем звене (изотактическая цепь), либо строго с противоположной конфигурацией (синдиотактическая цепь). Фактически дело сводится к управлению строением переходного комплекса в момент роста цепи. Подобное управление может быть осуществлено с помощью специальных катализаторов гетерогенного или гомогенного типа (Циглер, Натта), влияющих на геометрию переходного комплекса, с помощью активных растворителей, принимающих участие в построении этого комплекса, а также с использование.ч любых воздействий, способствующих ориентации мономерных молекул непосредственно перед их вступлением в реакцию полимеризации. Из таких воздействий можно использовать ориентирующее поле кристаллической решетки мономеров при их полимеризации в твердой фазе или поле посторонних веществ и комплексообразующих добавок, создающих требуемые геометрически правильные структуры. Наконец, поскольку свободная энергия присоединения звена с той же конфигурацией асимметрического атома, что и в предыдущем звене, больше ово-бодной энергии присоединения эвена с противоположной конфигурацией, проводя радикальную полимеризацию при температурах, например, от —50 до —70° С, можно в некоторых случаях получить почти чистый синдиотактический полимер. [c.424]

В свете современных представлений все перечисленные факты следует отнести к проявлению одного и того же принципа, а именно управление реакцией роста цепи происходит за счет утраты подвижности, комплексования и ориентирования каждой отдельной мономерной молекулы до ее химического присоединения к предшествующей молекуле, т. е. до введения ее в цепь. Однако все это значите.чьно менее характерно и эффектно но сравнению с действием смешанных металлоорганических катализаторов, открытых Циглером. Это открытие сразу доказало, что катализаторы оказывают большое регулирующее влияние на полимеризацию этилена. Их способность к проявлению удивительного пространственного регулирования акта роста цепи вскоре была подтверждена Натта в серии блестящих исследований по структуре полимеров олефинового ряда, полученных на катализаторах типа Циглера и некоторых их модификациях. [c.14]

Каталитическая система, состоящая из алкилов и галогенидов металлов, использованная Циглером и Натта для синтеза стереоспецифических виниловых полимеров, представляет лишь одну из каталитических систем, в которых центры, контролирующие реакцию роста цепи, возникают на мелких, иногда коллоидного размера, частицах металлов или металлоорганических соединений. В этой главе рассматриваются другие катализаторы и каталитические системы, которые пригодны для получения стереорегулярных полимеров. [c.242]

Энергия активации большинства реакций полимеризации Циглера — Натта находится в интервале 3—15 ккал/моль (12,56 40 — 62,79 -10 Дж/моль) и складывается из энергий активации стадий инициирования, роста и обрыва цепи, а также теплот стадий адсорбции. [c.530]

Стационарные или квазистационарные процессы, в которых эффективные скорости роста или обрыва цепей или их отношение зависят от молекулярного веса растущей цепи. В качестве примеров таких процессов мы рассмотрели в гл. 4 полимеризацию этилена высокого давления , протекающую с нарастанием разветвленности цепей, и два варианта полимеризации на катализаторах Циглера—Натта в плохом и хорошем растворителе. [c.245]

Например, реакция полимеризации изопрена с участием катализатора Циглера—Натта состоит из трех основных стадий зарождение активных центров полимеризации, рост полимерных цепей, обрыв или перенос растущих цепей. [c.21]

Реакция потекает по анионно-координационному механизму. Каждый акт присоединения мономера начинается со стадии образования я-комплекса двойной связи мономера (донор электронов) с переходным металлом катализатора (акцептор электронов). Благодаря наличию неспаренных я-электронов переходные элементы акцептируют электроны электронодонорных веществ, образуя комплексные соединения с высоким координационным числом (6—8). Возникновение я-комплекса приводит к ослаблению связи Ме---К, что облегчает внедрение мономера в корень растущей полимерной цепи. Такой механизм позволяет объяснить высокую избирательность катализаторов Циглера — Натта. К образованию я-комплексов Склонны мономеры с повыщенной электронной плотностью у двойной связи, т. е. мономеры, полимеризующиеся по механизму катионной полимеризации. В то же время внедрение очередного мономера по связи Ме—С характерно для реакций анионного роста цепи. [c.28]

Полимеризация диеновых мономеров на катализаторах Циглера — Натта протекает несколько иначе и включает в качестве начальной стадии образование п-аллильного комплекса мономера с атомом переходного металла. Последний является активным центром каталитической системы, где и протекает рост цепи полимера. Он проходит по тому же принципу — вытеснение каждого предыдущего мономерного звена последуюпшм при подходе следующей мономерной молекулы к каталитическому комплексу. [c.51]

Искусственно созданные органические вещества могут служить также источником открытий п областях науки, казалось бы, никак не связанных с оргаьшческой химией. Наглядным примером могут служить работы, направленные ш создание органических проводников и сверхпроводников. Неспособность типичных органических соединений проводить электротеский ток известна с давних пор. Действительно, именно изолирующие свойства полимеров обусловили их широчайшее внедрение в практику п качестве всевозможных покрьггий. Однако в последние десятилетия бьыо найдено, что некоторые типы полимеров могут проявлять свойства проводников, Так, полимеры общей формулы —(СН=СН)п получаемые полимеризацией ацетилена в условиях реакции Циглера—Натта, приобретают свойства металлических проводников при допировании (частичном окислении мягкими окислителями типа иода). Электропроводность допированного полиацетилена может быть очень значительной (10 См/см), всего лишь на два порядка меньше, чем, например, у серебра(10 См/см ср, с величиной 10- См/см для почти идеального изолятора, тефлона). Важность этого открытия бьша очевидной, и за ним последовал взрывоподобный рост активности в области поиска других органических соединений с подобными свойствами [36]. Помимо полиацетиленов, другие полимеры, содержащие длинные сопряженные цепи, такие, как поли-фенилен, полипиррол или полианилин", также обнаружили способность проводить электрический ток в различных условиях [37]. [c.57]

Рост полимерной цепи на этом катализаторе, подобно полимеризации иа хромоценовом катализаторе, протекает через предварительную координацию этилена на восстановленном ноне хрома с образованием л-ком-плекса по обычному механизму катализаторов Циглера— Натта [127] [c.110]

Хромоцен без носителя совершенно неактивен в процессе полимеризации этилена. Активность он приобретает в результате хемосорбции на силикагеле. Полимеризация этилена начинается, вероятно, с включения молекул этилена в связь Сг—О. Рост полимерной цепи по-видимому, идет ио связи Сг—С согласно общепринятому механизму Циглера — Натта. Энергия активации процесса полимеризации на хромоценовом катализаторе близка к энергии активации на классических циглеров-ских катализаторах и равна 42 кДж/моль. [c.111]

Общие закономерности процесса полимеризации этилена на этих катализаторах и их высокая активность позволяют предполагать, что механизм их действия идентичен механизму действия классических катализаторов Циглера — Натта, в частности, что рост цепи идет по связи Ме—С. Однако доказано, что циклопентадие-нильный лиганд остается связанным с хромом в процессе роста цепи. Этим объясняют [123] отличительные особенности хромоценовых катализаторов, например большую роль переноса цепи на водород по сравнению с другими катализаторами. [c.164]

Прочность двойной связи в молекуле мономера, координированного на переходном металле, понижается это способствует вовлечению в полимеризацию малоактивных мономеров. Так, этилен полимеризуется на кат. Циглера -Натты при комнатной т-ре и давлении ниже атмосферного, в то время как радикальная полимеризация его протекает при 200-300 С и давлении 100-300 МПа. Предварит, координация создает условия для определенной ориентации присоединяющихся молекул мономера относительно полимерной цепи и тем самым обусловливает высокую регио- и стереоспецифичность актов роста. Напр., с чистотой до 98% м. б. получены полибутадиены, содержащие только 1/ис-1,4-, транс-1,4- или 1,2-звенья, причем последний полимер м. б. полностью изотактич. или синднотактическим (подробнее см. Стереорегулярные полимеры). [c.465]

Таким образом, рост цепн происходит аналогично росту цепи-при полимеризации па катализаторах Циглера — Натта путем последовательной координации и внедрения молекулы мономера. В случае слабых доноров при более восстановленном атоме ННКС1Я координация мономера идет по одной двойной связи- [c.144]

Своеобразная инерционность в поведении особенно присуща необратимо иммобр1Яизованным кислотам. Полное отсутствие в полимере концевых ароматических групп при полимеризации изобутилена в толуоле (ксилоле) свидетельствует о подавлении присущей растворимым катализаторам реакции алкилирования ароматического растворителя. По всей вероятности, полимеризация протекает на твердой поверхности с передачей цепи на катализатор и ростом полимерной цепи от корня аналогично металлокомплексным катализаторам Циглера - Натта [c.66]

Координационно-ионные комплексы играют большую роль в процессах каталитической полимеризации. О полимеризации олефинов на катализаторах Циглера — Натта и других соединениях переходных металлов говорилось в главе 1, 6. Координационный механизм доказан также для полимеризации okh ii этилена и окиси пропилена на окислах, пщроокисях и карбонатах металлов П группы, алюминия и железа [280—282]. При разложении гидроокисей и карбонатов в вакууме и превращении их в окислы каталитическая активность возрастает пропорционально числу поверхностных атомов металла, неэкранированных ОН-группами. На окислах Mg, Ве, А1, прокаленных в вакууме при 300—500° С, число этих атомов равно 2-10 — 2-10 на 1 см . Инфракрасные спектры показали, что ОН-группы не возмущаются в процессе полимеризации окиси этилена. На основании изучения механизма реакции предполагалось, что реакция полимеризации (роста цепи) протекает через стадию адсорбции молекулы окиси этилена на атоме металла, удерживающем одновременно растущую цепочку полимера, и последующего шодлезания этой молекулы у основания цепочки, например на MgO [c.78]

Шиндлер [54], изучавший изомеризацию олефинов при полимеризации с катализаторами Циглера — Натта, на примере дейтеро-замещенных этиленов, предполагает, что в катализаторе присутствуют два активных центра, — от одного зависит рост цепи, а второй вызывает изомеризацию. Изомеризация происходит только с теми катализаторами, которые содержат активные центры, предположительно с атомами Ti +. Такие катализаторы содержат сильный [c.182]

Специфичность действия катализаторов Циглера — Натта зависит от их состава. Так, катализатор А1К2С1 — Т1С1з, применяющийся для полимеризации пропилена и других а-олефинов, используется для получения блоксополимеров, так как этот катализатор долговечен и обеспечивает длительный рост цепей и высокую стереоспецифичность полимеров. При работе с этим катализатором, прекратив подачу мономера, можно прервать полимеризацию на много часов и вновь ее возобновить при введении этого же или другого мономера. В последнем случае получится блоксополимер. При постепенном замещении первого мономера на второй получится так называемый диагональный блоксополимер, где между двумя блоками будет постепенно изменяться состав полимерной цепи. Поэтому [c.100]

Есть основания полагать, что в нек-рых ионных системах (полимеризация под действием катализаторов Циглера — Натта, свободноионная полимеризация) различия в Р. с. активных центров, отвечающих разным мономерам, малы. В этих случаях характеристикой Р. с. м. могут служить константы скорости роста цепи при гомополимеризации (ки). [c.146]

Методом ЭПР идентифицированы растущие макрорадикалы в жидкой и твердой фазах, определены их концентрации, найдены константы скорости роста и обрыва цепей. Измеряя скорость расходования специально введенных в мономер стабильных радикалов (дифенил-пикрилгидразила, феноксильных и нитроксильных радикалов), можно определить скорости инициирования и эффективность инициаторов. При исследовании механизма полимеризации на комплексных катализаторах типа Циглера — Натта методом ЭПР обнаружено образование парамагнитных комплексов. Детально исследованы радикалы, образующиеся в полимерах при термической, термоокислительной, радиационной, механической и фотохимической деструкции. По спектрам ЭПР для большинства полимеров определены химич. строение макрорадикалов и их электронная структура. [c.477]

С начала 1980-х гг. проводятся исследования (среди которых выделим работы Мартушелли с сотр. [54, 55, 57]) по влиянию степени стереорегулярности на скорость кристаллизации. Было найдено, что повышенное содержание конфигурационных дефектов в цепи приводит к снижению как равновесной температуры плавления кристаллической фазы, так и скорости кристаллизации. Позже в работах Снрюэлла с сотр. [58] и Гэлейтнера с соавт. [60] был проведен сравнительный анализ процессов кристаллизации обычного изотактического полипропилена Циглера-Натты, обладающего высокой степенью тактичности, с подобными процессами в более новых металлоценовых полипропиленах, имеющими пониженный уровень тактичности, а также с сомономерами и добавками. Было показано, что скорость роста кристаллов падает с уменьшением тактичности и увеличением содержания сомономера. [c.106]

В качестве центров, на которых идет рост цепи, указывают связи переходный металл — углерод и углерод — металл групп 1—3. Вместе с тем имеющиеся в литературе данные, которые получены при исследовании зависимости изотактичности или скорости полимеризации от состава катализатора Циглера — Натта, не вполне однозначны. Анализ данных свидетельствует скорее о росте через связь углерод — переходный металл. Дополнительные доказательства получены при исследовании полпмерпзации в присутствии каталитических систем, не содержащих компонента с металлом групп 1—3. Было показано, что ряд катализаторов, содержащпх только переходный металл, является [c.508]

Ряд вопросов, касающихся важнейших деталей механизма полимеризации на системах Циглера—Натта (например, структура активных центров, причины регулярного построения цени и т. д.), еще не нашли своего экспериментально обоснованного решения. Относительно каждого из таких вопросов в литературе имеется целый ряд идей и соображений, носящих в значительной степени гипотетический, а нередко и взаимоисключающий характер. Предполагается, что в зависимости от природы и мольного соотношения компонентов комплексных металлоорганических катализаторов, природы среды и мономера могут иметь место координационно-анионный, анионный, катионный, координационно-радикальный или свободнорадикальный механизмы инициирования и роста цепи. Эти механиздш представляют крайние случаи и поэтому между ними не должно быть резкой грани. Зачастую на одном и том же катализаторе мономер может полимеризоваться одновременно по двум механизмам. Такие процессы пока недостаточно изучены, а интерпретация экспериментальных данных не всегда однозначна. Принято считать, что при полимеризации на типичных комплексных металлоорганических катализаторах полимеризация протекает по координационно-анионному механизму. При этом принимается, без необходимых для этого строгих доказательств, что атом углерода, образую- [c.30]

Средняя продолжительность роста цепей на гетерогенных катализаторах Циглера—Натта велика не только для этилена, пропилена, но и для других а-олефинов, стирола и диенов [198]. Это обстоятельство позволяет синтезировать блоксополимеры этилена, пропилена, пентена-1, октена-1, децена-1 с З-метилбутеном-1 3-метил-пентеном-1 4-метилпентеном-1 4,6-диметилгентеном-1 [493, 497, 498], бутена-1 с 4,4-диметилпентеном-1 [499], а-олефинов со стиролом [498, 500—502] и винилнафта-линами [503], изопрена и стирола [504], стирола и а-метилстирола, этилена и 1,5-гексадиена [505, 506], стирола и бутадиена [507], бутадиена и изопрена [508], олефинов и диенов [509, 510], пропилена и винилцикло-гексана [511]. [c.105]

Алфиновые катализаторы представляют собой трехкомпонентные комплексы типа КМе —КОМе —МеХ (где Ме —щелочной металл X — галоген, группа СМ или N5), которые активируются олефином. Свое название катализаторы получили от слов алкоголят и олефин. Для процессов с применением катализаторов характерны большие скорости полимеризации и высокая стереоспецифичность. Аналогичные результаты получаются и при использовании катализаторов, открытых Циглером и изученных Натта. Их обычно готовят из двух компонентов, один из которых обеспечивает координацию, а другой — рост полимерной цепи. Катализаторы Циглера — Натта получают из металлалки-лов или из гидридов натрия, лития, бария и алюминия, к которым добавляют соединения металлов IV—VIII групп, чаще галогениды титана, ванадия, хрома, циркония и другие, т. е. соединения элементов с незаполненной промежуточной электронной оболочкой. Такого типа катализаторы способствуют анионнокоординационной полимеризации, но по мере повышения склонности связи С—Ме к гомолитическому распаду или по мере возрастания электрофильности катализатора и его компонентов [c.543]

Невозможность получения высокомолекулярного ПВЦГ связана, вероятно, с соизмеримостью скоростей роста полимерной цепи и ее обрыва на избытке TI I4. Аналогичное явление наблюдается и при полимеризации ВЦГ на обычных катализаторах Циглера-Натта при отношении Al i < < 1. [c.110]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология