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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Catalyse de Ziegler–Natta » ?

Aussi appelé : catalyseur de Ziegler--Natta · mecanisme de Cossee--Arlman · catalyseur a site unique

Définition 21.11 Chimie universitaire — 3e année · Chapitre 21 — La catalyse homogène dans l’industrie

Un catalyseur de Ziegler–Natta polymérise les alcènes sous basse pression ; il est préparé à partir d’un halogénure de métal de transition, typiquement du titane, et d’un composé alkylaluminium. Le mécanisme de Cossee–Arlman de croissance de chaîne est la coordination de l’alcène sur un site vacant en cis de la chaîne alkyle en croissance sur le métal, suivie de son insertion migratoire dans la liaison métal–carbone, qui libère de nouveau un site vacant. Un catalyseur à site unique a tous ses centres actifs identiques, comme un catalyseur métallocène moléculaire.

Le mécanisme de Cossee–Arlman (P : la chaîne polymère en croissance ; : un site vacant). L’alcène se fixe à côté de la chaîne et s’insère dans la liaison M–C via un état de transition à quatre centres ; la chaîne, plus longue de deux carbones, occupe maintenant le site où se trouvait l’alcène, et le site vacant s’est déplacé.
Le mécanisme de Cossee–Arlman (P : la chaîne polymère en croissance ; □\square : un site vacant). L’alcène se fixe à côté de la chaîne et s’insère dans la liaison M–C via un état de transition à quatre centres ; la chaîne, plus longue de deux carbones, occupe maintenant le site où se trouvait l’alcène, et le site vacant s’est déplacé.
La distribution des masses molaires la plus probable d’un polyéthylène préparé sur un catalyseur à site unique (modèle : degré de polymérisation moyen 1000) : la fraction en nombre décroît exponentiellement, la fraction massique passe par un maximum en M_n 28\, kg/ mol ; M_w = 2M_n. Les catalyseurs de Ziegler–Natta classiques, qui comportent plusieurs sortes de sites, donnent des distributions plus larges.
La distribution des masses molaires la plus probable d’un polyéthylène préparé sur un catalyseur à site unique (modèle : degré de polymérisation moyen 1000) : la fraction en nombre décroît exponentiellement, la fraction massique passe par un maximum en Mn≈28 kg/molM_n \approx 28\,\mathrm{kg}/\mathrm{mol} ; Mw=2MnM_w = 2M_n. Les catalyseurs de Ziegler–Natta classiques, qui comportent plusieurs sortes de sites, donnent des distributions plus larges.
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