Координационная (каталитическая полимеризация)

Период 30 – 60 гг – полиэтилен высокого давления (радикальная полимеризация)

Период 53 – 70 гг – полиэтилен (и др. полимеры) низкого давления на системах TiCl4–AlR3 и на катализаторах фирмы Филлипс

Период 70 – 90 гг – металлоценовые катализаторы очень высокой активности Cp2TiCl2–AlEt3, Cp2ZrCl2–AlEt3. Показано участие катионных форм комплексов металла и больших метилсодержащих алюминийо

рганических молекул – метилалюмоксанов (МАО) состава (MeAlO)n [Cp2ZrCH3]+(MeAlO)nCl–. На таких системах число оборотов достигает (в массовом измерении) 100 тонн полиэтилена на 1г Zr. Частота оборотов – 103 сек–1 и . Возможность регулирования активности и стереорегулярности связана с использованием циклопентадиенильных групп, связанных каким-либо мостиком, делающих координационную сферу более постоянной (закрепленной).

Период 1990 – 2010 гг – ожидается широкое использование в промышленной практике азотсодержащих дииминовых комплексов Ni, Fe, Pd, часто не требующих сокатализаторов алюминийорганического типа. Комплексы Брукхарта (1998) используют МАО, Me3Al, iBu3Al (Fe, Co – бис-иминопиридины), а комплексы Граббса (Ni(II) с бис-салициальдиминами) работают без сокатализатора:

NiL2X2, [2PdX+(L)]X–

На иминопиридиновых лигандах достигают производительности 400 тонн ПЭ на моль катализатора в час.

Брукхардт Граббс

Топологическая структура многомаршрутного механизма каталитической полимеризации выглядит достаточно сложно. Путь к продуктам, т.е. макромолекулам, не содержащим металла, – это стадии обрыва (в том числе, водородом), передачи цепи на мономер и сокатализатор

– стрелки символизируют стадии квадратичного обрыва.

В присутствии кислотных протонных центров при полимеризации олефинов образуются ионы карбения (сольватированные растворителем или анионами в контактных ионных парах), участвующие в стадиях роста цепи аналогично механизму димеризации пропилена, рассмотренному выше. Рассмотрим подробнее механизм полимеризации кислородных гетероциклов

Активным центром растущей цепи в этих реакциях являются ионы алкоксония, т.е., по существу, сольватированные кислородным центром ионы карбения, которые, вероятно, не существуют как кинетически независимые частицы. Передача R+ на мономер происходит в результате атаки мономером фрагмента с разрывом связи С–О и образованием новой связи С–О.

Активными инициаторами процесса являются соли триалкилоксония Et3O+BF4-. В отсутствие примесей, например, воды, спиртов, процесс протекает без обрыва цепи и образуются “живущие” полимеры, сохраняющие активный центр. Введение воды обрывает активный центр и получается необходимая макромолекула

При исследовании полимеризации этого типа была обнаружена новая стадия передачи цепи – передача цепи на полимер с разрывом молекулярной цепи.

При полимеризации кислородных гетероциклов получаются биодеградируемые полимеры, в том числе медицинского назначения.

Вопросы для самоконтроля

В чем заключается отличие процессов полимеризации от процессов поликонденсации?

Вывести кинетическое уравнение для скорости радикальной полимеризации.

В каких стадиях образуется полимерная молекула – продукт реакции?

Привести уравнение для степени полимеризации .

Провести анализ состава (и структуры) сополимера в зависимости от содержания мономера в бинарной смеси и констант сополимеризации.

Механизм катионной полимеризации кислородных циклов.

Особенности кинетики анионной полимеризации в углеводородных средах.

Привести основные стадии механизма координационной полимеризации на катализаторах Циглера.

Вывести кинетическое уравнение скорости координационной полимеризации этилена.

При каких условиях процесс координационной полимеризации в присутствии комплексов металлов становится каталитическим процессом?

Литература для углубленного изучения

Багдасарьян Х.С. Теория радикальной полимеризации, М., Наука, 1966.

Кеннеди Дж. Катионная полимеризация олефинов, М., Мир, 1978.

Шварц М. Анионная полимеризация, М., Мир, 1971.

Хенрици-Оливэ Г., Оливэ С. Координация и катализ, М., Мир, 1980.

Темкин О.Н. Химия и технология металлокомплексного катализа, М., МИТХТ, 1980, ч. III, 172 с.

Kaminsky W. New Polymers by Metallocene Catalysis, Macromol. Chem. Phys., 1996, 197, 3907 – 3945.

 Скачать реферат