Catalizadores Ziegler-Natta.

El descubrimiento de las reacciones catalíticas de α-olefinas para dar polímeros estereo- regulares está entre las más significativas de la ciencia y práctica de la catálisis. Los catalizadores Ziegler-Natta (Z-N) y sus derivados metalocénicos son los únicos iniciadores que pueden utilizarse para polimerizar todas las α-olefinas. Con la excepción del etileno, las mismas no pueden ser catalizadas en las reacciones de polimerización por iniciadores iónicos ni radicalarios.

Desde el punto de vista comercial, los catalizadores de este grupo adquirieron relevancia por los volúmenes de polietileno esencialmente lineal que se producen industrialmente a partir de ellos.

Aún cuando al polietileno no es aplicable el fenómeno de la estereoisomerización (por la simetría de la molécula), el producto obtenido mediante los catalizadores Z-N es esencialmente lineal y, de acuerdo a lo ya visto, consecuentemente cristalino.

El proceso de estereoisomerización cobra particular importancia a partir del polipropileno, por cuanto las formas cristalinas (isotácticas) son las de mayor valor comercial.

Dado que el comportamiento de los catalizadores Ziegler-Natta es similar para PE y PP, tomaremos el desarrollo de la polimerización estereoespecífica como el caso base, recordando que en el caso del PE no se requiere prestar atención a la ubicación relativa de los grupos metilo (inexistentes) como en el del PP. En esta sección, se revisan algunos de los aspectos ya vistos para catalizadores Ziegler-Natta para etileno y propileno, con la óptica y las particularidades halladas por las investigaciones efectuadas para polipropileno.

En primer lugar, es relevante recordar la clasificación de las formas isotáctica, sindiotáctica y atáctica.

Las formas mencionadas se diferencian por la orientación del grupo metilo asociado a la cadena principal:
Isotáctico (todos los metilos dispuestos hacia el mismo lado de la cadena principal).
Sindiotáctico (ordenados alternadamente uno hacia cada lado de la cadena principal).
Atáctico (ordenados al azar a uno y otro lado de la cadena principal).

En realidad, la cadena formada no es estrictamente lineal, sino que adopta la conformación de una hélice, con los grupos metilo que definen la característica de isotacticidad orientados hacia el exterior de la hélice, y con un paso de rotación del orden de tres unidades monoméricas. De todos modos, la más importante característica sigue siendo la orientación de los grupos metilo del propileno original orientados todos al mismo lado de la columna vertebral del polímero, como puede observarse en la Figura. Dado que la simetría es un requisito fundamental para el ordenamiento en láminas y plaquetas, esferulitas y cristalitas, solamente la estructura isotáctica permite la generación de fases cristalinas.

El polipropileno isotáctico se obtiene a partir de la polimerización estereoregular de propeno sobre catalizadores del tipo Ziegler-Natta o, más recientemente, metalocénicos. Los primeros son, generalmente, el producto de reacción de un compuesto organometálico perteneciente a los grupos IA a IIIA con un compuesto de un metal de transición de los grupos IVB a VIII, tal como se presentaron al describir los mecanismos catalíticos para el PE.

A pesar de que la bibliografía de patentes y la científica informan acerca de un gran número de combinaciones de compuestos catalíticos que producen polipropileno isotáctico, en la práctica comercial la combinación más empleada es la basada en tri- y tetracloruro de titanio con monocloro-dietil aluminio.

Una lista de los componentes más comunes de los catalizadores Ziegler Natta utilizados puede observarse en la Tabla: