استفاده از الکترون‌دهنده‌ها برای افزایش فضاویژگی در پلیمرشدن پروپیلن با استفاده از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا

نوع مقاله: مروری

نویسندگان

تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده مهندسی پلیمریزاسیون، صندوق پستی 112-14975

چکیده

کاتالیزورهای زیگلر-ناتای اولیه شامل ترکیبات مختلف بودند، همانند: (الف) مرکز فعال که اغلب از TiCl4 استفاده می­شد، (ب) عامل آلکیل دار کننده مرکز فعال که برجسته­‌ترین مثال آن ترکیبات تری­‌آلکیل‌­آلومینیم، به ویژه تری­‌اتیل­‌آلومینیم (TEAL) بود، و (ج) پایه کاتالیزور که رایج‌­ترین آن MgCl2 بود. افزون بر این گونه‌­ها، کمی پس از پیدایش کاتالیزورهای زیگلر-ناتا، باز لوئیس نیز به جزء مهمی در سامانه‌­های کاتالیزوری زیگلر-ناتا تبدیل شد. این ترکیبات به­‌طور عمده حاوی اتم­‌های اکسیژن بوده و تعداد کمی از آن‌ها حاوی اتم نیتروژن هستند که الکترون­‌دهنده نامیده می‌شوند. از الکترون‌دهنده‌ها برای ایجاد فضاویژگی و گزینش­‌پذیری از راه اتصال در مجاورت مرکز فعال استفاده می­‌شود. توسعه و پیشرفت الکترون­‌دهنده‌­های جدید در سامانه‌­های کاتالیزوری زیگلر-ناتا از نقاط اصلی پژوهش در پلیمرشدن اولفین­‌هاست. از اوایل سال 1970 تلاش‌­های متعددی که در هر دو حیطه صنعت و آزمایشگاه انجام شده‌اند، نه تنها برای کشف الکترون­‌دهنده­‌های جدید با کارایی بهتر بوده، بلکه برای درک نقش آن‌ها در پلیمرشدن اولفین­‌ها به روش زیگلر-ناتا اختصاص یافته است. در این مقاله تاریخچه این تلاش‌­ها، ‌به ویژه پس از قرن بیست و یکم نشان داده شده است. ابتدا تاریخ تحولات کاتالیزور، به­ ویژه با تمرکز بر الکترون­‌دهنده­‌های صنعتی و پس از آن توسعه روندهای اخیر در زمینه استفاده از الکترون­‌دهنده­‌های جدید بررسی م‌ی­شود. سپس، سازوکارهای پیشنهادی برای پی‌­بردن به نحوه عملکرد الکترون­‌دهنده­‌ها در بهبود عملکرد کاتالیزور زیگلر-ناتا بررسی می‌­شود. در آخر نیز نحوه غیرفعال­‌شدن الکترون­‌دهنده‌­ها در محیط پلیمرشدن بحث می‌­شود.­

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Use of Electron Donors to Increase Stereospecificity in Ziegler-Natta Propylene Polymerization

نویسندگان [English]

  • Farshid Nouri-Ahangarani
  • Naeimeh Bahri-Laleh
  • Mehdi Nekoomanesh-Haghighi
Department of Polymerization Engineering, Faculty of Polymerization, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Different chemical components in traditional Ziegler–Natta catalytic system include: (1) titanium and vanadium containing compounds, mostly TiCl4, as an active centre, (2) trialkylaluminium-based Lewis acid compounds, especially triethylaluminium, as precatalyst and alkylating agent, and (3) inorganic compounds, specifically MgCl2 and silica, as catalyst supports. Besides these compounds, shortly after the first discovery of Ziegler-Natta catalysts, electron donors have been considered as the key components for MgCl2-supported Ziegler-Natta catalysts, as they improve the stereospecificity and activity of these types of catalysts. Most electron donor compounds have oxygen atom and only a few contain nitrogen atom in their structure. Starting from benzoate for third-generation Ziegler–Natta catalysts, the discovery of new donors has always updated the performance of Ziegler–Natta catalysts. Since the first discovery of these compounds numerous efforts have been devoted in both industry and academic laboratories, not only to discover new electron donors but also to understand their roles in Ziegler–Natta olefin polymerization and suitable MgCl2-alcohol adducts formation. This article reviews the history of such research and development efforts. The first part of the article describes the historical developments of catalyst, with a special focus on donors of industrial importance, followed by an account given on recent trends in the latest donors developed. The next part of the article covers the historical progress toward mechanistic understanding of how donors improve the performance of Ziegler–Natta catalysts and how they undergo decomposition by interaction with Lewis acidic species such as the AlEt3 and TiCl.

کلیدواژه‌ها [English]

  • heterogeneous Ziegler–Natta catalysts
  • electron donors
  • stereospecificity
  • Polypropylene
  • polymerization