Полимеры из нефти

09.01.2008
Полимеризация этилена и пропилена в полиэтилен и полипропилен

Хотя в начале пятидесятых годов был достигнут значительный прогресс в области производства полимеров, учёным ещё предстояло преодолеть
огромные трудности. Благодаря большому количеству и низкой цене производимых из нефти строительных едениц - мономеров, углеводородные полимеры, содержащие только углерод (С) и атомы водорода (H),
потенциально являлись очень полезным для использования классом соединений. Особенно интересны были полимеры, производимые из самых маленьких и самых распространённых мономеров - этилена и пропилена, каждый из которых содержит два или три атома углерода. Общая способность таких молекул, содержащих скреплённые "двойными соединениями" пары атомов углерода – соединяться между собой, образуя тем самым длинные
цепи (см. рисунок), была известна уже в течение длительного времени (например, полистирол). В случае этилена и пропилена, однако, это представлялось чрезвычайно сложной задачей. Полимеризация этилена была возможна, но только при чрезвычайно высокой температуре и давлении. Свойства полученных при этом полимеров оставляли желать лучшего. Полимеризация пропилена еще не была достигнута.

Немецкий химик Карл Циглер, работавший в Институте Макса Планка по исследованиям в угольной промышленности в Мюльхайме, во время изучения реакции соединений алюминиево-углеродных связей в 1953 году обнаружил,
что при добавлении некоторых солей металлов, таких как титан или цирконий
к этим соединениям в очень активных катализаторах (веществах, ускоряющих химические реакции) достигается полимеризации этилена при сравнительно мягких условиях. Благодаря тому, что их цепи были более прямыми и
длинными, полимеры, сформированные таким образом, обладали превосходными свойствами, такими как прочность, твердость и химическая инертность, которые делали их весьма полезными для всевозможных применений. На основе открытия Циглера итальянский химик Джулио Натта
из политехнического института Милана доказал, что подобные катализаторы эффективны также и в полимеризации пропилена. С помощью "катализаторов Циглера-Натта" можно было точно регулировать длину цепи и структуры образующихся полимеров полипропилена и, следовательно, их свойства. Именно благодаря этому классу катализаторов осуществляется в том числе замечательный синтез полимера, схожего по свойствам с натуральным каучуком.

Промышленное применение "катализаторов Циглера-Натта" последовало практически мгновенно за их открытием и продолжало быстро распространяться. Полиэтилен, произведённый с помощью таких
катализаторов, в настоящее время составляет основной объём всей производимой пластмассы и вместе с полипропиленом составляет около половины текущего годового производства 80 млрд. фунтов пластика и смолы
в Соединенных Штатах Америки. Использования полиэтилена и
полипропилена охватывает практически все области промышленности и повседневной жизни, в том числе строительство и строительные материалы, контейнеры, игрушки, спортивные товары, электробытовые приборы, текстиль, ковры и изделия медицинского назначения. Во многих областях полимеры заменяют другие материалы, такие как стекло и металл. Их особые свойства дали толчок для развития совершенно новых форм их испльзования, в том числе в медицинских целях.

В 1963 году Циглер и Натта получили Нобелевскую премию по химии «за открытие в области химии и технологии высокомолекулярных полимеров».
В своей благодарственной речи, Циглер вспомнил обстоятельства своего новаторского открытия и препятствия, которые были преодолены, и сказал:
"И всё же одна серьёзная преграда могла мне помешать. Чтобы проиллюстрировать это, я должен объяснить более подробно тот парадокс,
что заключительный и самый важный этап исследований, протекал в
«научно-исследовательском институте по изучению угля».
Когда я в 1943 году начал работать в этом институте, я был обеспокоен постановкой задачи, обозначенной в названии института. Я боялся, что для подобных исследований мне придётся углубиться также в область прикладной химии. Т.к. этилен в Рурской области применялся для производства кокса, то поиски новых путей получения полиэтилена, например, были как раз такой задачей. Теперь я точно знаю, а в то время мог только предположить, что любая попытка достичь поставленной цели, полностью высушила бы родники моего творческого начала."

-> Назад

19.01.2009

Полимер ПЭТ (полиэтилентерефталат) может быть получен через два различных пути синтеза. В качестве исходного материала для первого варианта является терефталевая кислота (англ. Terephthalic Acid)...

-> Подробнее

Наука изучает полимеры

09.01.2008

Быстрый успех бакелита вызвал в Америке
и Европе ряд исследований его синтеза
и инноваций.

-> Подробнее