4.Polymérisation par complexes de métaux de transition et techniques de polymérisation

Chimie Macromoléculaire
Polymérisation par complexes de métaux
de transition
Cours présenté par : Dr. N. ABDELLAOUI-AROUS
Faculté de Chimie –USTHB-
Département chimie Macromoléculaire
2021-2022

Polymérisation par complexes de métaux de transition
Introduction
*Au cours des réactions de polymérisation, l'enchaînement des motifs monomères s'effectue généralement
d'une manière assez désordonnée suivant plusieurs conformations possibles.
*Avec les monomères vinyliques, les substituants latéraux sur la chaîne macromoléculaire peuvent se
disposer au hasard de part et d'autre de celle-ci: DISPOSITION ATACTIQUE.
*Avec les composés diéniques tels que le butadiène CH2=CH—CH=CH2 ou l'isoprène CH2=C(CH3)-CH=CH2,
la polymérisation laisse dans la chaîne une double liaison par motif monomère donnant des possibilités
locales de conformation "Z" (Cis) ou "E" (Trans) également distribuées au hasard.
*Les amorceurs cationiques et anioniques ne polymérisent pas en général les monomères α-oléfines
CH2=CH(R), ou ne donnent que des oligomères avec des rendements faibles et des structures angulaires
(Transposition du C+ dans le cas de la polymérisation cationique).

*Vers le début des années 1956, Carl Ziegler a constaté que certains composés dérivés des métaux de
transition comme le Titane (Ti) peuvent polymériser l’éthylène.
*Au même moment, Guillio-Natta, en utilisant la même famille d’amorceurs a synthétisé le polypropène
isotactique (Découverte des polymérisations stéréospécifiques).
Ethylène + catalyseur cationique X
Ethylène + catalyseur anionique X
Ethylène + catalyseur radicalaire Polymère avec une petite masse moléculaire.
Ethylène + catalyseur Ziegler-Natta Polymère avec un haut poids moléculaire.

Les recherches de Karl Ziegler et Giulio Natta (prix Nobel de chimie 1963) ont permis d'obtenir des
polymères de conformation stéréorégulière, de haute densité et de très faible polymolécularité grâce à
divers systèmes catalytiques basés sur les métaux de transition dont les plus utilisés sont TiCl3/ Al(C2H5)2Cl
et TiCl4 / Al(C2H5)3 .
Les monomères vinyliques conduisent alors (selon les conditions expérimentales) à des polymères
isotactiques ou syndiotactiques. Ces polymères stéréoréguliers présentent des chaînes à ordonnancement très
régulier, donc une plus grande cohésion moléculaire que les polymères atactiques. Ceci engendre un point de
fusion plus élevé et de meilleures propriétés mécaniques.