CATALIZADORES DE ZIEGLER-NATTA E A POLI-INSERÇÃOTrabalho de Processos Industriais

Estéphane Costa e Janinne Baptista

• Os polímeros mais produzidos hoje no mundo são os poliolefinos, PE e PP;

• Excelentes propriedades mecânicas graças a estereo-regularidade;

• A síntese dos polímeros: descoberta com a invenção dos catalisadores de Ziegler;

• A descoberta deste catalisador foi mais coincidência do que planejada.

INTRODUÇÃO

HISTÓRIA• Na Alemanha pós-guerra não havia

petróleo disponível.

• Única fonte para a base da indústria química era o carvão nacional.

• Já em outros países e principalmente nos EUA, o petróleo dominava.

• Em 1953, Phillips inventou um catalisador a base de óxido de cromo que permitiu pela 1ª vez a produção de PE a pressões relativamente baixas.

HISTÓRIA• Karl Ziegler pesquisava uma reação “Aufbau”

para obtre alquilas de alumínio mais compridas.

• Ele obteve uma mistura de alquenos cujo número de C não conferiu com os alquenos usados.

• A causa disso foi uma impureza no seu reator: níquel metálico.

• Polimerizava etileno quando usava cloretos de titânio – a hora do nascimento do PE – HD.

• 1954 – Itália: Giulio Natta descobriu que catalisadores Ziegler polimerizam propeno.

HISTÓRIA

Figura 2: Gulio Natta

Figura 1: Karl Ziegler

DEFINIÇÃO

Um catalisador Ziegler-Natta é um catalisador utilizado na produção de polímeros de 1-alqueno (α-olefinas). São tipicamente baseados em compostos de titânio e alumínio como o metilaluminoxano indefinido (MAO) ou bem definidas trietillaluminio, (C 2 H 5) 3 Al. n CH 2 =CHR → -[CH 2 -CHR] n - CH n

= CHR 2 → - [CH 2-CDH n] --

COMPOSIÇÃO DOS CATALIZADORES DE ZIEGLER• Dois complexos diferentes: um organometálico

com um metal representativo ( grupos 1,2 e 13 da tabela periódica) e um haleto ou éster de um metal de transição dos grupos 3 a 10;

• Maior parte do sistema forma catalisadores heterogêneos (formação de cristais insolúveis).

Tabela 1: Seleção de algumas possibilidades da composição dos sistemas

ESTRUTURA DO CATALISADOR• Natureza heterogênea do catalisador

dificulta o estudo sistemático da composição e geometria do centro reativo;

• Faltam informações detalhadas sobre a superfície do cristal;

• Maior o cristal = mais perfeita a estereoregularidade;

• Mecanismo mais aceito: Cossee e Arlman (proceso monometálico)

• O complexo bimetálico proposto por Natta não encontrou a amesma aceiância.Figura 3: Composto

proposto por Natta

ESTRUTURA DO CATALISADOR

Figura 4: Mecanismo de Cossee e Arlman

ESTRUTURA DO CATALISADOR• Poli-reação ocorre na esfera de

orbitais d do metal de transição (Ti);

• O complexo somente é ativo quando uma posição do campo cristalino do Ti fica “vago” e outra posição for ocupada por um ligante do grupo alquila;

• Co-catalisador AlR3 atua na pré-ativação do catalizador princiapal.

ESTRUTURA DO CATALISADOR• Após o preparo do catalisador ativo, a poli-

reação inicia quando o monômero se aproxima da “posição vaga no complexo”;

• Energia de ativação desta “propagação da cadeia”fica acima a da polimerização radicalar, mas abaixo da policondensação;

• Polireação de Ziegler assemelha-se coma apolimerização aniônica;

• O monômero é inserido na etapa central entre a aligação Ti-C do grupo alquila, por isso, esta poli-reação é chamada de POLI-INSERÇÃO.

ESTRUTURA DO CATALISADOR

Figura 5: Mecanismo da poli-reação

POLÍMEROS PREPARADOS POR CATÁLISE ZIEGLER-NATTA• Polietileno;

• Polipropileno;

• Poli-alfa oleofinas;

• Poliacetileno;

• Álcool polivinílico.

BIBLIOGRAFIA• http://pt.wikipedia.org/wiki/Catalisador_Ziegler-

Natta

• en.wikipedia.org/wiki/Ziegler-Natta_catalyst&prev=/translate_s%3Fhl%3Dpt-BR%26q%3Dcatalisadores%2Bziegler%2Bnatta%26tq%3Dziegler%2Bnatta%2Bcatalyst%26sl%3Dpt%26tl%3Den

• Apostila do Armin “ Catalisadores de Ziegler-Natta e a poli-inserção”