Definición de polímero
Un catalizador Ziegler-Natta, llamado así por Karl Ziegler y Giulio Natta, es un catalizador utilizado en la síntesis de polímeros de 1-alquenos (alfa-olefinas). Se emplean dos amplias clases de catalizadores Ziegler-Natta, que se distinguen por su solubilidad:
El Premio Nobel de Química de 1963 se concedió al alemán Karl Ziegler, por su descubrimiento de los primeros catalizadores a base de titanio, y al italiano Giulio Natta, por utilizarlos para preparar polímeros estereorregulares a partir del propileno. Los catalizadores Ziegler-Natta se utilizan en la fabricación comercial de diversas poliolefinas desde 1956. En 2010, el volumen total de plásticos, elastómeros y cauchos producidos a partir de alquenos con estos catalizadores y otros relacionados (especialmente Phillips) en todo el mundo supera los 100 millones de toneladas. En conjunto, estos polímeros representan los plásticos básicos de mayor volumen, así como los productos químicos básicos de mayor volumen del mundo.
A principios de los años 50, los trabajadores de Phillips Petroleum descubrieron que los catalizadores de cromo son muy eficaces para la polimerización a baja temperatura del etileno, lo que puso en marcha importantes tecnologías industriales que culminaron con el catalizador Phillips. Unos años más tarde, Ziegler descubrió que una combinación de tetracloruro de titanio (TiCl4) y cloruro de dietilaluminio (Al(C2H5)2Cl) ofrecía actividades comparables para la producción de polietileno. Natta utilizó α-TiCl3 cristalino en combinación con Al(C2H5)3 para producir el primer polipropileno isotáctico[3] Normalmente los catalizadores Ziegler se refieren a sistemas basados en el titanio para la conversión del etileno y los catalizadores Ziegler-Natta a sistemas para la conversión del propileno. En la década de 1970, se descubrió que el cloruro de magnesio mejoraba enormemente la actividad de los catalizadores basados en el titanio. Estos catalizadores eran tan activos que el titanio residual ya no se eliminaba del producto. Permitieron la comercialización de resinas de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y el desarrollo de copolímeros no cristalinos[4].
Catalizador utilizado en la polimerización del etileno
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Polimerización por transferencia de catalizadores
La sustitución de los actuales plásticos derivados del petróleo por alternativas sostenibles es un reto crucial pero formidable para la sociedad moderna. La catálisis es una herramienta que facilita el desarrollo de polímeros sostenibles. Esta revisión proporciona un análisis a nivel de sistema de los polímeros sostenibles y esboza criterios clave con respecto a las materias primas de las que se derivan los polímeros, la forma en que se generan los polímeros y las opciones de uso final. En concreto, definimos los polímeros sostenibles como una clase de materiales que se derivan de materias primas renovables y presentan ciclos de vida de ciclo cerrado. Entre los posibles candidatos, los poliésteres alifáticos y los policarbonatos son materiales prometedores por sus recursos renovables y su excelente biodegradabilidad. El desarrollo de monómeros renovables, las versátiles rutas sintéticas para convertir estos monómeros en poliésteres y policarbonatos, y las diferentes opciones de uso final de estos polímeros se revisan de forma crítica, centrándose en los recientes avances en las transformaciones catalíticas que reducen las barreras tecnológicas para desarrollar sustitutos más sostenibles de los plásticos derivados del petróleo.
Catalizador Ziegler-natta
La polimerización por transferencia de catalizador (CTP), o policondensación por transferencia de catalizador, es un tipo de polimerización por crecimiento de la cadena viva que se utiliza para sintetizar polímeros conjugados[1] Las ventajas de utilizar la CTP sobre otros métodos son la baja polidispersidad y el control del peso molecular medio de los polímeros resultantes. Se ha demostrado que muy pocos monómeros experimentan la CTP[2].
Los primeros informes sobre la CTP llegaron simultáneamente de los laboratorios de Yokozawa[3] y McCullough[4] en 2004, con el reconocimiento de que el politiofeno puede sintetizarse con baja dispersión y con control del peso molecular. Este reconocimiento despertó el interés por el mecanismo de polimerización para poder ampliarlo a otros monómeros. Son pocos los polímeros que pueden sintetizarse mediante CTP, por lo que la mayoría de los polímeros conjugados se sintetizan mediante crecimiento por pasos utilizando reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio.
La CTP se realiza exclusivamente con monómeros de areno para obtener polímeros conjugados. Los polímeros obtenidos a partir de CTP suelen ser de baja dispersión debido a su naturaleza de crecimiento vivo de la cadena. La espectrometría de masas puede utilizarse para identificar los grupos terminales del polímero y determinar si el polímero se sintetizó mediante el crecimiento de la cadena.