Ricerca

Agli inizi del 1954 giunse alla Montecatini e al Politecnico la notizia che Karl Ziegler era riuscito ad ottenere polimeri dell’etilene ad alto peso molecolare con una reazione a bassa pressione basata sull’impiego, come catalizzatore, di una miscela di alluminio trietile e tetracloruro di titanio.

Giulio Natta e tutti noi abbiamo sempre riconosciuto che le nostre ricerche sono partite dalla conoscenza di questo risultato, reso disponibile dagli accordi di licenza stabiliti con lo stesso Ziegler.

L’idea rivoluzionaria di Giulio Natta fu di provare a polimerizzare il propilene con lo stesso catalizzatore.

A quell’epoca, infatti, si potevano produrre polimeri dell’etilene ad alto peso molecolare operando ad altissime pressioni e con iniziatori costituiti da radicali liberi. Era inoltre ben noto che l’etilene non polimerizzava con catalizzatori di tipo cationico. Al contrario, il propilene non polimerizzava con l’impiego di radicali liberi mentre polimerizzava facilmente con catalizzatori di tipo cationico, fornendo polimeri a basso peso molecolare costituiti da prodotti oleosi aventi limitate applicazioni industriali (additivi per lubrificanti).

In buona sostanza tutte le conoscenze disponibili dimostravano che l’etilene e il propilene si comportavano in modo del tutto differente nelle reazioni di polimerizzazione.

A questo punto va citato un fatto noto solo ai diretti testimoni di quel tempo. Un paio di mesi dopo la prima polimerizzazione del propilene da noi effettuata, prima di procedere al deposito del primo brevetto, gli esperti brevettuali della Montecatini ritennero opportuno chiedere in modo formale a Karl Ziegler se ritenesse possibile ottenere polimeri del propilene utilizzando gli stessi tipi di catalizzatori con cui lui aveva ottenuto nuovi polimeri dell’etilene. La risposta di Ziegler fu perentoria e del tutto negativa.

Il 6 giugno 1954 la Montecatini depositava un brevetto, inventore Giulio Natta, in cui si rivendicavano nuovi polimeri del propilene, in particolare quelli ad alta cristallinità (residuo all’estrazione) e il procedimento per produrre tali polimeri. In concomitanza con il deposito di questo primo brevetto si riscontrò una mancanza di riproducibilità nelle prove di polimerizzazione del propilene e, per alcune settimane consecutive, ogni tentativo di polimerizzazione andò fallito.

Fu nel corso di una prova di polimerizzazione, condotta da me e Paolo Longi, che decidemmo, come ultimo tentativo possibile, di iniettare nell’autoclave un ulteriore quantitativo di tetracloruro di titanio: immediatamente un forte aumento di temperatura indicò che era in corso la polimerizzazione e, aprendo l’autoclave, trovammo una grande quantità di polipropilene.

Il 27 luglio 1954 la Montecatini depositò un secondo brevetto (n. 537425), inventori Giulio Natta, Piero Pino e Giorgio Mazzanti in cui si rivendicava il processo basato sulla preparazione del catalizzatore in presenza del monomero e polimeri solidi cristallini del propilene. Nell’estensione all’estero i due brevetti furono fusi insieme, indicando come inventori Giulio Natta, Piero Pino e Giorgio Mazzanti.

I risultati ottenuti nella polimerizzazione del propilene erano certamente di grande interesse scientifico ma non si poteva ancora pensare a una produzione industriale fino a che la resa della frazione ad alta cristallinità, impiegabile come materia plastica fosse rimasta al 30%.

Io pensai che per ottenere selettivamente la parte cristallizabile, avente quindi una elevatissima regolarità di struttura, fosse necessario che entrasse a far parte del sistema catalitico una superfice solida cristallina che, grazie alla sua regolarità di struttura superficiale, poteva essere nelle condizioni di “imporre” la stessa configurazione sterica alle unità monomeriche nel momento in cui entravano a far parte della catena polimerica. Di conseguenza pensai di sostituire al tetracloruro di titanio, che è un liquido, il tricloruro di titanio, che è un solido cristallino. Sin dalla prima prova di polimerizzazione la resa della frazione altamente cristallina raggiunse il 90%.

Con un ragionamento speculare, impiegando catalizzatori altamente dispersi si ottennero polimeri del propilene quasi completamente amorfi, che risultarono poi particolarmente adatti per la produzione di copolimeri etilene propilene completamente amorfi utilizzabili come gomme sintetiche.

Nasceva così la “polimerizzazione stereospecifica” e si apriva la strada per la produzione industriale del polipropilene isotattico e delle nuove gomme etilene-propilene.

Questi risultati furono oggetto del deposito dei brevetti n. 526101 (3 dicembre 1954) e n. 545332 (16 dicembre 1954).

 Alla fine del 1957, ossia dopo soli tre anni dalle prime polimerizzazioni del propilene effettuate nei laboratori del Politecnico, grazie al coraggioso atto di fiducia e al conseguente, enorme sforzo compiuti dalla Montecatini, iniziava nell’impianto XXIII di Ferrara la produzione industriale di polipropilene isotattico.

Un anno dopo, nel 1958, negli impianti di Ferrara si realizzò la prima produzione delle gomme etilene-propilene.

Attualmente il polipropilene è nel mercato mondiale la seconda materia plastica per volume di produzione; i copolimeri etilene-propilene sono la  terza gomma sintetica.