探索诺贝尔化学奖中的高分子②—-齐格勒纳塔催化剂

采用齐格勒-纳塔进行的聚合反应。 这种聚合的特点是能够形成立构规整性聚合物。它已用于高密度聚乙烯、全同立构的聚 α－烯烃以及高顺式－1，4－聚双烯烃（顺丁橡胶、异戊橡胶）等的生产。

1953年德国化学家K.齐格勒研究有机金属化合物与乙烯的反应时发现,在常压下用TiCl₄和Al(C₂H₅)₃二元体系的催化剂可以使乙烯聚合成高分子量的线型聚合物。1954年意大利化学家G.纳塔用TiCl₃－Al(C₂H₅)₃催化剂使丙烯聚合成全同立构的结晶聚丙烯，从此开创了定向聚合的新领域，它就是齐格勒-纳塔催化剂。1963年两人共获诺贝尔化学奖。

最初，烯烃聚合采用的是自由基聚合，采用这一机理需要高压反应条件，并且反应中存在着多种链转移反应，导致支化产物的产生。对于聚丙烯，问题尤为严重，无法合成高聚合度的聚丙烯。从生产角度来讲，齐格勒-纳塔催化剂的出现使得很多塑料的生产不再需要高压，减少了生产成本，并且使得生产者可以对产物结构与性质进行控制。从科学研究角度上，齐格勒纳塔催化剂带动了对聚合反应机理的研究。随着机理研究的深入，一些对产物控制性更好的有机金属催化剂系统不断出现，如茂金属催化剂、凯明斯基催化剂等。基于这些贡献，卡尔·齐格勒和居里奥·纳塔分享了1963年的诺贝尔化学奖。

齐格勒-纳塔催化剂是指由元素周期表中 ⅣB到ⅦB族的过渡金属盐和ⅠA到ⅢA族的金属烷基化合物、卤化烷基化合物或氢化烷基化合物组成的催化体系，其典型代表是TiCl₄或TiCl₃ 与Al(C₂H₅)₃组成的体系。最重要的过渡金属盐是钛、钒、锆、铬、钴、镍的卤化物、低价卤化物和卤氧化物，也可用羧酸基、烷氧基、乙酰丙酮基和环戊二烯基等的过渡金属化合物。这种催化剂出现后不久，又发展了三元体系、多元体系，还加入各种类型添加剂来提高催化活性和定向效应。 

自从齐格勒-纳塔催化剂发现以来，在研制新型的催化剂，革新聚合方法，提高催化效率和改进聚合物性能等方面做了大量工作，并取得了很大进展。值得提出的有两点：第一是发展了乙烯或丙烯聚合的高效催化剂,即所谓第二代齐格勒-纳塔催化剂,使催化效率提高了几百倍。第二是中国首先发现的稀土催化体系，对共轭双烯烃的聚合具有很高的立构规整性和催化活性，能制得顺式－1，4结构含量很高的和性能优良的聚双烯烃橡胶，使齐格勒-纳塔催化剂中的过渡金属元素扩展到周期表Ⅲ B族。