Catalizzatori tipici
Di seguito viene descritta in dettaglio una ricetta tipica per la produzione di un catalizzatore Ziegler-Natta su supporto, con l’obiettivo di evidenziare le fasi e le modifiche che subiscono i composti utilizzati man mano che si svolgono le diverse fasi del processo.
Tutte le operazioni vengono eseguite in atmosfera controllata (priva di H₂O e O₂) all’interno di una camera a guanti e di tubi di Schlenk.
1) Disidratazione:
1.a) Si parte da 75 grammi di Cl₂Mg puro;
1.b) Si sottopone il campione a trattamento per 30 minuti sotto un flusso di ClH (g) puro a 380 °C; al termine di questa operazione si recuperano circa 8 ml di H₂O.
1.c) La temperatura viene portata a 430 °C in atmosfera di argon e il tutto viene mantenuto a tale temperatura per 1 ora, seguita da 5 ore sotto vuoto.
Il Cl₂Mg anidro così ottenuto viene denominato Supporto I
2) Aggiunta di benzoato di etile (EB) e macinazione:
2.a) Al fine di ottenere una modifica parziale del substrato catalitico (supporto in senso lato, ma con un impatto sulla stereospecificità del catalizzatore risultante), si aggiunge EB in una proporzione di 0,155 mol di EB per mol di Cl₂Mg.
2.b) Viene macinato in un mulino a “sfere” dotato di elementi cilindrici in porcellana.
2.c) Il prodotto macinato viene lavato 5 volte con n-eptano e asciugato accuratamente.
Il Cl2Mg parzialmente modificato così ottenuto viene denominato Supporto II.
3) Aggiunta di p-cresolo:
3.a) Per completare la modifica del substrato catalitico al fine di migliorare il comportamento in termini di stereospecificità del catalizzatore risultante, si aggiunge p-cresolo (PC) in una proporzione di 0,5 moli di PC per mole di Cl₂Mg. L’aggiunta avviene mediante versamento goccia a goccia del modificatore su una sospensione del Supporto II in n-eptano anidro tridistillato, per un’ora e sotto agitazione continua.
3.b) Il prodotto solido viene lavato con n-eptano fresco e asciugato. Il Cl₂Mg così modificato viene denominato Supporto III.
4) Aggiunta di trietilalluminio (TEA):
4.a) Si ottiene un’attivazione parziale del substrato catalitico, al quale verrà successivamente aggiunto il metallo di transizione, mediante l’aggiunta di TEA in un rapporto di 2 moli di TEA per mole di PC. Una volta aggiunto l’attivatore, si agita per un’ora. Durante questa operazione si libera una mole di C₂H₆ per ogni mole di PC (la verifica viene effettuata mediante la raccolta e la successiva analisi dei gas che si sprigionano).
4.b) Il prodotto solido viene lavato, recuperato mediante filtrazione e essiccato.
Il Cl2Mg modificato e parzialmente attivato così ottenuto viene denominato Supporto IV.
5) Aggiunta di cloruro di titanio:
5.a) Infine, il metallo di transizione viene aggiunto mediante la reazione, a 100 °C, di 10 ml di Cl₄Ti per ogni 1,55 grammi di Supporto IV sospeso in 5 ml di n-eptano.
5.b) Il prodotto solido viene lavato, recuperato mediante filtrazione ed essiccato.
Il solido ottenuto è il catalizzatore. Nel reattore di polimerizzazione avviene l'attivazione finale mediante l'aggiunta del corrispondente cocatalizzatore.