¿Ziegler y Natta proporcionan cada uno el catalizador?
Desde los años 1930 hasta los años 1950, la industria del plástico floreció, y algunos plásticos de uso común como el PVC, poliestireno, polietileno, polipropileno, etc. se industrializaron uno tras otro.
El monómero de polietileno etileno CH2=CH2 fue preparado por químicos holandeses a finales de hace 18 años. En las décadas de 1920 y 1930 surgió el método de craqueo del petróleo y se produjo etileno en grandes cantidades.
Polimerizar gas etileno en polietileno sólido, convirtiendo miles de moléculas simples en macromoléculas conectadas, es una forma de magia química que resulta de los químicos que estudian los efectos de la alta presión en las reacciones químicas.
A principios del siglo XX, tras la aplicación exitosa de la síntesis de amoníaco a alta presión y la hidrogenación de aceite, los químicos se interesaron por el uso de la alta presión en reacciones químicas. El profesor de química holandés A. Mitchill intentó una vez producir colorantes orgánicos a 3.000 atmósferas y luego aumentó la presión a 20.000 atmósferas. En 1931, la Compañía Británica de Industrias Químicas Imperiales diseñó un dispositivo para estudiar los efectos de las reacciones de sistemas orgánicos binarios y ternarios a 3.000 atmósferas. En este trabajo de investigación participaron los químicos E.W. Fawcett y Gibson. En 1933, hicieron reaccionar una mezcla de etileno y benzaldehído (C6H5CHO) a 170°C y 1400 atmósferas, y descubrieron que aparecía una fina capa de cera blanca en la pared interior del reactor. Así que repitieron el experimento utilizando sólo etileno, y la reacción fue tan violenta que el dispositivo se rompió, produciendo hidrógeno, metano y carbono libre, pero nada de polietileno.
En junio de 1935, varios otros químicos de Imperial Chemical Industries, como Perrin, J.G Patton y E.G. Williams, habían actualizado sus equipos a 180°C y 1000~. Una vez iniciada la prueba, la presión cayó gradualmente debido al mal sellado del reactor, pero el resultado fue inesperado y se obtuvieron 8 gramos de polietileno. Después de una cuidadosa y repetida investigación, el químico J.C. Swallow creyó que el éxito del experimento fue accidental. Debido al mal sellado del reactor, se filtró algo de etileno, pero se introdujo una pequeña cantidad de oxígeno, que catalizó la polimerización del etileno.
Chanster y otros químicos involucrados en el experimento solicitaron una patente en 1936** al mismo tiempo, y fue aprobada el 6 de septiembre de 1937. Imperial Chemical Industries construyó un reactor de 50 litros en 1939 para la producción de prueba. A finales de 1939, la producción de polietileno alcanzó las 100 toneladas.
Durante la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), el polietileno comenzó a utilizarse como material militar para producir cables de radar de alta frecuencia. De esta forma, la tecnología de fabricación de polietileno de alta presión se transfirió de Imperial Chemical Industries en el Reino Unido a DuPont y Union Carbide en Estados Unidos. En 1943, las dos empresas comenzaron a producir polietileno.
Tras el inicio de la Segunda Guerra Mundial, Alemania y Japón, como potencias del Eje, también investigaron y produjeron polietileno, pero los avances fueron lentos. En 1944, hacia el final de la Segunda Guerra Mundial, las empresas franco-alemanas de Alemania alcanzaron una escala de producción de 5 a 10 toneladas por mes. Después de la guerra, la planta de anilina y carbonato de sodio de Bartisher en la República Federal de Alemania introdujo tecnología británica para construir fábricas de producción.
Ya durante la guerra, Japón descubrió esta cera blanca flexible en el alimentador de radar de un bombardero B29 estadounidense derribado, lo que llamó la atención. Posteriormente se descubrió que se trataba del polietileno patentado por la británica Imperial Chemical Industries Company. En ese momento, varios investigadores de la Universidad de Kyoto, la Universidad de Osaka y la Universidad de Tokushima que participaban en investigaciones sobre química de alta presión en Japón aceptaron el encargo de las autoridades militares japonesas y organizaron un grupo de investigación sobre polietileno. Sin embargo, debido a las condiciones técnicas y al nivel material de Japón en ese momento, la investigación encontró muchas dificultades y gastó mucha energía. No fue hasta 1944 que se produjo un producto de polietileno de 6,3 g. La guerra terminó cuando diseñaron un piloto con una potencia diaria de 20 kilogramos. Después de la guerra, el trabajo de investigación y desarrollo se detuvo por un período de tiempo, pero debido a que el polietileno puede reemplazar al plomo como material de revestimiento de cables y puede usarse como material aislante para cables submarinos, el llamado a redesarrollar el polietileno en Japón es subiendo de nuevo. 1951-1953 Continuaron las investigaciones sobre un dispositivo experimental con una producción diaria de 10 kg. En 1955, Japón también introdujo patentes de la British Imperial Chemical Industries Company y comenzó la producción industrial en 1958. Durante el mismo período, la compañía japonesa Mitsubishi Petrochemical Company compró las patentes de las plantas alemanas de anilina y carbonato de sodio Battisher y también logró la industrialización.
La producción de polietileno de alta presión requiere equipos elevados y es difícil de operar, lo que llevó a químicos e ingenieros a estudiar la producción a baja presión.
En la década de 1950, entre 1953 y 1954, químicos de Estados Unidos y Alemania solicitaron patentes de tecnología para la polimerización de etileno a baja presión. El químico Standard Oil Co A. zletz propuso disolver óxido de molibdeno en hidrocarburos y polimerizar etileno a 230~270°C y 40~80 atmósferas. Los químicos de Phillips Petroleum Co, J.P. Hogan y R.L. Banks, propusieron utilizar óxido de cromo como catalizador a 130~160°C y 1,4~3,5 MPa (1 ATM = 65438. Karl Ziegler, químico del Instituto Max Planck en Alemania (1898-1973) propusieron utilizar trietilaluminio (Al(C2H5)3) y tetracloruro de titanio (TiCl4) como catalizadores, y la reacción se llevó a cabo a una temperatura superior a 50°C y una presión superior a 10 atmósferas, algo muy llamativo sucedió con el trietilaluminio y. Se vertieron simultáneamente tetracloruro de titanio en aproximadamente 2 litros de hidrocarburos similares a la gasolina a 100, 20 y 5 atmósferas. Incluso cuando se introduce etileno a presión normal, el gas etileno se absorbe rápidamente, el material sólido precipita y pasa. esta vez, se agrega algo de etanol para eliminar el catalizador y el producto se vuelve blanco. Después del secado, se obtuvo polietileno en polvo blanco.
Así que empresas de todo el mundo compraron las patentes de Ziegler y las pusieron en producción industrial. /p>
El polietileno de baja presión y el polietileno de alta presión se utilizan en física. Las propiedades no son exactamente iguales. El polietileno de alta presión tiene una baja densidad y también se le llama polietileno de baja densidad. una densidad más alta y también se llama polietileno de alta densidad.
El polietileno de alta presión tiene una densidad baja y es liviano, suave, resistente a los impactos y transparente. , cultivo de cultivos y embalaje de necesidades diarias como alimentos, medicinas y ropa. Es impermeable pero transpirable. El pez dorado y el agua se empaquetan en una bolsa de película de polietileno después del sellado. El pez dorado no morirá. La resistencia del polietileno de baja presión es mejor que la del polietileno de alta presión. El recipiente se puede hervir y esterilizar. Debido a sus buenas propiedades de aislamiento, el alambre cubierto de polietileno no se endurece a menos 50 grados Celsius y tiene una alta resistencia a la fricción. ampliamente utilizado en el ejército. Hoy en día, muchas botellas, recipientes, botellas rociadoras y embudos de polietileno también se pueden convertir en fibras individuales, que son similares al polietileno además de para la fabricación de cuerdas. p> La materia prima del etileno, el etileno, tiene abundantes fuentes y se puede obtener craqueando el petróleo. El proceso de fabricación del polietileno es corto y no se utiliza ningún plastificante al procesar productos de película, por lo que se ha desarrollado rápidamente y ocupa el primer lugar en la producción de plástico.
Etileno. El homólogo propileno fue obtenido por primera vez por el químico alemán J.W. Nold entre 1849 y 1850 a través de un tubo al rojo vivo. Al igual que el etileno, es un gas incoloro y dulce. , Se obtuvieron propileno y etileno. De manera similar, se puede obtener en grandes cantidades a partir del gas craqueado del petróleo. Después de sintetizar el etileno a altas y bajas presiones para producir polietileno para diversos fines, los químicos naturalmente creen que el propileno será tan útil como el polietileno después de la polimerización. , y el polipropileno es un líquido viscoso parecido a una pasta, no puede ser una sustancia sólida y el punto de fusión es muy bajo, alrededor de 75°C, por lo que es inútil en la industria y hay que quemarlo. > Después de que Ziegler fabrica un catalizador de polimerización de etileno a baja presión, se puede utilizar en la producción o producción industrial. La teoría académica ha atraído la atención de todas las partes y se ha extendido a universidades e instituciones de investigación en diversos sectores empresariales a una velocidad extremadamente rápida. . Guilio Natta (1903-1979), profesor de química en el Politecnico di Milano en Italia, fue el primero en aceptar esta influencia académica. Descubrió que se podía obtener polipropileno sólido con buena cristalización y alto punto de fusión utilizando tricloruro de titanio (TiCl3) en lugar de tetracloruro de titanio en el catalizador Ziegler para la polimerización de propileno. Después de estudiar la estructura molecular del polipropileno, determinó que el catalizador modificado haría que las moléculas de polipropileno se dispusieran regularmente, dándole al polipropileno buenas propiedades. Llamó a este catalizador modificado catalizador isotáctico, y el polipropileno polimerizado usando este catalizador es polipropileno isotáctico.
Después de la polimerización, cada eslabón de la molécula de polipropileno de cadena larga tiene un grupo metilo colgante.
Desde la perspectiva de la disposición espacial de las macromoléculas de polipropileno, pueden existir las siguientes tres disposiciones:
(1) Todos los grupos laterales de las macromoléculas de polipropileno están ubicados en la cadena principal Un lado del avión.
(2) Los grupos laterales en las macromoléculas de polipropileno se ubican regularmente de forma alternativa en ambos lados del plano de la cadena principal.
(3) Los grupos laterales de las macromoléculas de polipropileno están distribuidos aleatoriamente a ambos lados del plano formado por la cadena principal.
El primero es polipropileno isotáctico, el segundo es polipropileno sindiotáctico y el tercero es polipropileno atáctico.
El polipropileno isotáctico es un polvo cristalino blanco con un punto de fusión de 165~170°C y buena resistencia a la tracción. Puede moldearse, formarse películas o estirarse formando filamentos. Su tejido es ligero, fuerte, resistente al desgaste y elástico.
En 1957, la empresa italiana Montecatini estableció por primera vez una fábrica para producir polipropileno isotáctico con el nombre comercial Meraklon. Luego, la Compañía Hercules de Estados Unidos inició la producción en 1959 bajo el nombre comercial Herculan. Después del polietileno, China también construyó una fábrica para producir polipropileno, con el nombre comercial de polipropileno.
Ropa, ropa interior, calcetines, guantes, telas para muebles y cortinas de polipropileno han entrado en los hogares de las personas. Las principales aplicaciones industriales de las fibras de polipropileno son cuerdas, redes de pesca, lonas, mangueras y materiales de embalaje. Debido a su buena resistencia a la corrosión, también se utiliza como tela filtrante industrial y ropa de trabajo.
La invención química de convertir etileno y propileno, dos gases incoloros baratos, en sólidos blancos y convertirlos en fibras, películas y artículos de diversas formas fue proporcionada por Ziegler y Natta Catalyst. Ambos ganaron el Premio Nobel de Química en 1963. Lamentablemente ninguno de los dos asistió a la ceremonia de premiación. Ziegler creyó que Nata le había robado su investigación y se negó a asistir. Nata quedó paralizada en la cama y no podía ir.