Ein Ziegler-Natta-Katalysator ist einer von drei Hauptkatalysatortypen, die beim Polymerisieren von Olefinen oder Kohlenwasserstoffverbindungen mit Doppelkohlenstoffbindungen wirksam sind. Die drei Katalysatortypen in der Kategorie der Ziegler-Natta-Katalysatoren sind: Fest- und Trägerkatalysatoren aus Titan und einem Co-Katalysator in der Regel aus Aluminium; Metallocen- oder Übergangsmetalle mit zwei Cyclopentadienylanionen oder Ionen mit negativer Ladung; und Nicht-Metallocen mit Sauerstoff- oder Stickstoffliganden. Alle drei dieser Katalysatoren sind bei der Vinylpolymerisation nützlich und helfen, die Taktizität oder die anhängenden Gruppen, die aus der Kohlenstoffkette des Vinyls sprießen, zu kontrollieren. Der erste Katalysator, der Katalysator auf Titanbasis, wurde 1953 von Karl Ziegler identifiziert. Giulio Natta nutzte den Katalysator dann zur Herstellung von Polymeren.
Bei der Herstellung von Kunststoff oder der Arbeit mit Vinyl ist es zwingend erforderlich, dass chemische Bindungen polymerisiert oder zu langen Ketten sich wiederholender Elemente verarbeitet werden. Der beliebteste und am häufigsten verwendete Katalysator zur Erzeugung dieses Effekts ist einer der Ziegler-Natta-Katalysatoren. Ein Ziegler-Natta-Katalysator ist einer von drei Katalysatortypen, die Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindungen polymerisieren können.
Der erste Ziegler-Natta-Katalysator war die Titan-Variante. Dieser Katalysator beginnt mit einer Titanbasis. Dem Titan wird ein Co-Katalysator zugesetzt, in der Regel Aluminium. Organische Modifikatoren werden auch hinzugefügt, um die Katalysatorkombination auszugleichen.
Metallocen-Katalysatoren sind die Kombination eines Übergangsmetalls und Cyclopentadienyl. Cyclopentadienyl ist eine Kohlenwasserstoffkombination mit fünf Kohlenstoffatomen und sechs Wasserstoffatomen, und es gibt zwei Anionen dieser Verbindung, die mit dem Übergangsmetall vermischt sind. Diese Metalle sind alle, die eine unvollständige Unterschale haben und meist im d-Block der Elementartafel vorkommen.
Nicht-Metallocen-Katalysatoren sind der dritte Ziegler-Natta-Katalysator. Diese Katalysatoren werden zunächst mit einem Scandium- oder Aktinoidmetall oder weichen bis dichten Übergangsmetallen hergestellt. Danach wird ein Ligand – ein Atom, das an das Zentralatom des Metalls bindet – dem Metall von entweder Sauerstoff oder Stickstoff hinzugefügt.
Alle drei dieser Katalysatoren sind bei der Vinylpolymerisation nützlich, und alle Ziegler-Natta-Katalysatortypen stellen die Hauptkatalysatoren dar, die bei der Herstellung von Kunststoff verwendet werden. Dies liegt daran, dass diese Katalysatoren Wissenschaftlern und Herstellern helfen, die Taktizität des Vinyls oder die Anordnung der Seitengruppen im Vinylpolymer zu kontrollieren. Die kleinste Veränderung des Polymerskeletts verändert die Struktur und Verwendung des Vinyls, daher muss das Skelett präzise sein.
Für diese Gruppe von Katalysatoren sind zwei Wissenschaftler verantwortlich. Ziegler stellte Katalysatoren auf Titanbasis her. Natta nahm das Konzept und verwendete darin die Polymerisation. Natta entdeckte auch die anderen beiden Katalysatoren in der Kategorie der Ziegler-Natta-Katalysatoren.