Polimerizacion

REACCION CATALITICA DE POLIMERIZACION DEL ETILENO

Antecedentes

El polietileno se descubrió hace unos 20 años en los laboratorios de la Imperial Chemical Industries, Inglaterra. La polimerización del etileno se realizaba, con indicios de oxígeno como catalizador a presiones entre 1.500 y 2.000 atmósferas y temperaturas de unos 200° C , teniendo necesidad de eliminar en cantidades considerables el calor de reacción.

Las dificultades en cuanto a aparatos se refiere fueron tan grandes, que parecía poco probable que este material adquiriese alguna vez importancia coniercial.

El comienzo de la producción se debió al hecho de poseer el polietileno propiedades muy notables como aislante de alta frecuencia (bajo factor de potencia) y ser, por ello, indispensable en la técnica del radar.

A pesar de lo dificultoso que resultaba su obtención se montaron en Inglaterra y Norteamérica instalaciones para fabricarlo, con gran capacidad, pues sus propiedades especiales justificaban este esfuerzo. Mientra tanto, en los laboratorios de investigación se trabajaba para conseguir una síntesis más sencilla. El Profesor ZIEGLER anunció en 1955, haber conseguido sintetizar polietileno sin presión, mediante el empleo de catalizadores adecuados

Hoy en día, el polietileno producido con la ayuda de estos catalizadores constituye el material plástico de mayor volumen junto con el polipropileno y representa alrededor de la mitad de la producción actual anual de 4.000 millones de kilogramos de plásticos y resinas de Estados Unidos

CATALIZADORES ZIEGLER- NATTA

Catalizadores Ziegler-Natta, son mezclas de sal de un metal de transición (grupo IV a VIII), generalmente un halogenuro de Ti, V, Cr o Zr, con un componente organometálico (activador o cocatalizador) que suele ser un alquilmetal de los grupos I a III, por lo general Al o Sn.

Una forma de obtener un catalizador Z-N activado consiste en mezclar la sal del halogenuro con un compuesto organometálico en un solvente inerte, lo cual puede conducir a dos tipos de sistemas: homogéneos si ambos componentes se disuelven en su totalidad en el solvente utilizado o heterogéneos si tanto la sal como el alquilmetal no se disuelven, formando una dispersión heterogénea o una pasta, se esté usando o no un soporte. En la tabla se muestran los sistemas catalíticos Z-N mas comunes.

El catalizador de Ziegler-Natta por lo general TiCl3 o TiCl4 , que implica la presencia de un metal de transición. También están implicados cocatalizadores y estos, por lo general, están basados en los elementos del grupo III, que son metales como el aluminio.

La presencia del cloruro de titanio (u otro metal de transición, como el vanadio o el cobalto), junto con el aluminio trietilo (u otro compuesto órgano-metálico del secundo o tercer grupo) orienta la posición de los sustituyentes de las moléculas del monómero de una manera ordenada, debido a la formación de un complejo de coordinación que puede representarse:

El propileno es activado por este complejo, intercalándose entre el enlace titanio-alquilo, pero, debido al tamaño relativamente grande de los átomos de cloro, sólo puede hacerlo en una determinada posición. El crecimiento del grupo alquilo se hace, por consiguiente, a partir del titanio, de forma estéreo-específica. A este tipo de polimerizaciones se les denomina de coordinación.

La polimerización resulta ser así una inserción de moléculas de monómero en el enlace entre el metal y la cadena polimérica en crecimiento.

A diferencia de las polimerizaciones radicalaria e iónica (catiónica y aniónica) en las cuales el iniciador transfiere su función (radical o especie cargada) a la cadena en crecimiento, en la polimerización por coordinación cada paso de crecimiento regenera la capacidad de coordinación del complejo del metal. La

polimerización termina por agregado de sustancias como agua, metanol, aminas, ácidos, las cuales destruyen la unión de la cadena polimérica con el metal.

PROCESO DE POLIMERIZACION

Los pasos principales del proceso de polimerización con catalizadores Z-N, son mostrado a continuación:

1.- Reacción entre el metal de transición

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