氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃对聚丙烯多相共聚物中乙丙橡胶相形态的可控研究

基于Ziegler-Natta催化剂进行丙烯多相共聚是制备聚丙烯多相共聚物的主要方法之一,由于线性乙丙橡胶(EPR)极易发生流动会影响聚合物的颗粒形态和橡胶相的相形态,因此,本文通过在聚合中引入氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃,使其参与乙丙无规共聚并使EPR发生同步交联,以解决上述问题.结果显示,氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃引入后EPR分子链之间形成交联结构,有效抑制了EPR液滴的流动和聚集,使聚合物具有良好的颗粒形态,EPR相以较小的相畴尺寸均匀地分散在PP基体中,而且硅氯基团遇水发生缩合反应可进一步提高支化/交联效率,进一步稳定聚合物的相形态,聚合物的力学性能得到较大的提升.     

橡胶相具有交联结构的新型抗冲聚丙烯合金

利用具有"颗粒反应器技术(RGT)"特征的Ziegler-Natta催化剂进行丙烯多相共聚(丙烯均聚+乙烯/丙烯无规共聚),通过在乙丙共聚阶段引入双烯烃单体1,9-癸二烯,使乙丙共聚物在聚合的同时实现交联,制备了新型抗冲聚丙烯合金.聚合反应结果表明,1,9-癸二烯可参与乙丙共聚,同时对聚合反应速率和共聚物组成影响较小;1,9-癸二烯使乙丙共聚物发生支化/部分交联,合金聚合物的熔体流动速率在引入1,9-癸二烯后显著降低,且凝胶含量随1,9-癸二烯用量的增加而增大.形态研究结果表明,乙丙共聚物的交联显著降低了其在聚丙烯基体中的分散尺度,提高了分散均匀性,分散相粒径随支化/交联程度提高而减小.力学性能测试结果表明,乙丙共聚物的交联使合金聚合物在保持较高韧性的同时显著提升了刚性,有利于实现抗冲聚丙烯合金的刚韧平衡.     

用Z-N催化剂分段聚合制备PP/EPR共混物的结构和形态特征

用Ziegler-Natta(Z-N)催化剂MgCl2/TiCl4/BMF-AlEt3(BMF代表内给电子体9,9-二甲氧基甲基芴),采用分段聚合的方法制备了PP/EPR原位共混物,通过改变乙丙共聚的时间调节聚合物中乙烯的含量.使用核磁共振(13C-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、示差扫描量热分析法(DSC)、动态力学分析(DMA)、扫描电子显微镜(SEM)和偏光显微镜(PLM)等研究了聚合物的结构和形态特征.研究发现,分段聚合制备的PP/EPR共混物是一种包括丙烯均聚物、乙丙无规和嵌段共聚物在内的多组分混合物.动态力学的结果显示混合物中聚丙烯与乙丙无规共聚物的玻璃化转变峰出现了内移现象,说明两者呈现部分相容性.扫描电镜的照片表明了聚丙烯基体与乙丙无规共聚物分散相之间的相界面模糊,两相之间的相容性较好.随着聚合物中乙烯含量的增加,分散相出现明显的塑性变形,同时,聚丙烯的结晶形态也发生明显的变化,球晶的尺寸逐渐变小,同时球晶变得不完善.     

α-烯烃基甲基二氯硅烷调控丙烯多相共聚制备高熔体强度高抗冲聚丙烯

作为最重要的热塑性高分子材料之一,聚丙烯在材料力学性能上的缺陷主要表现为冲击韧性尤其是低温韧性差,在熔体加工中的缺陷主要表现为熔体强度低,如何综合改善这两方面的性能是丙烯聚合和聚丙烯结构设计研究的重要问题.本文利用α-烯烃基甲基二氯硅烷调控丙烯多相共聚,在聚合反应完成后通过对聚合物进行水解处理,在共聚物中产生长链支化结构,制备了同时具有高熔体强度和高冲击韧性的新型聚丙烯.共聚物的凝胶渗透色谱(GPC)和熔体流变学测试结果均表明长链支化结构的存在,而试样断面扫描电镜(SEM)则清楚给出其以聚丙烯为基体和以乙丙无规共聚物橡胶(EPR)为分散相的相分离形态.共聚物在拉伸流变测试中表现出高熔体强度和显著的应变强化效应,在力学性能测试中显现出高缺口冲击强度.     

丙烯/1-丁烯和丙烯/乙烯无规共聚物的表征及性能研究

采用摩尔含量接近的两个单体乙烯和1-丁烯分别无规共聚聚丙烯样品,用三氯苯进行室温可溶物和不溶物的分离,采用凝胶渗透色谱、13C核磁共振波谱及热分析等方法对两种共聚聚合物及其分离物进行表征,探讨了乙烯和1-丁烯作为共聚单体对聚丙烯树脂结构和性能的影响.结果表明,与乙烯相比,1-丁烯更趋向于共聚在较长的聚丙烯分子链上,其结果导致丙烯/1-丁烯无规共聚聚丙烯的可溶物含量更低.同时,对两种无规共聚物结晶性能的差异以及对光学性能和动态力学性能的影响研究表明,如果共聚单体含量接近,丙烯/1-丁烯无规共聚物结晶度更高;透明制品雾度相同时,丙烯/1-丁烯无规共聚物的刚性更高.     

氢气对负载型Z-N高效催化剂的乙烯-丙烯共聚产物链结构影响

用球形的负载型Ziegler-Natta（Z-N）高效催化剂，经丙烯均聚一乙烯丙烯气相共聚两段串联反应工艺制备的聚丙烯／乙丙共聚物（PP／EPR）合金具有优良的抗冲击性能，是聚丙烯的重要高性能化改性品种，已实现大批量生产，对这类反应器合金的结构表征和结构性能关系的研究表明，其共聚物组分中既有起弹性体作用的乙丙无规共聚物，也含有相当量的乙丙多嵌段共聚物．这种多嵌段共聚物既与无规共聚物（EPR）相容，又与PP基体相容，在合金中起相容剂作用，对材料高抗冲性能的形成起着重要作用．然而，负载型Z-N高效催化剂催化乙丙共聚合的产物结构及其影响因素至今鲜见系统的研究，调控PP／EPR合金中共聚物结构的原理尚不明确．氢气在聚烯烃生产中广泛用作分子量调节剂，在PP／EPR合金的生产中同样要用氢气调节PP和EPR组分的分子量．但是，加氢对共聚物的链结构有何影响则鲜见系统的研究．本文初步研究了用Z—N高效催化剂合成的乙丙共聚物的结构特征，着重考察了聚合体系中加入链转移剂氢气对共聚物结构的影响．     

抗冲共聚聚丙烯的结晶与相形态

用POM、DSC、WAXD、DMA、AFM对两种乙烯含量、相对分子量及其分布、橡胶相含量几乎完全相同的、韧性差异很大的抗冲共聚聚丙烯(IPC)的结晶、相形态进行了研究.实验结果表明,两者的结晶形态、结晶行为相似.相比IPC-B,IPC-A中分散相和基体的相容性较好.IPC基体、分散相的组成分析发现,分散相的外层为软的乙丙无规共聚物(EPR),内部为硬的聚乙烯(PE)晶区,构成一种复杂的包藏结构.IPC的增韧效果主要来自于相形态和分散状况的贡献.提出了IPC的相结构模型,以描述IPC多相体系的相结构及两种IPC中E-b-P的作用与差异.     

聚丙烯-聚乙烯嵌段共聚物的分子结构及性能的研究

本工作用核磁共振(~(13)C-NMR)、示差扫描量热(DSC)、动态力学分析(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)等技术研究了将丙烯、乙烯单体两步分段共聚、预期为聚丙烯-聚乙烯嵌段共聚物的合成物(简称为聚丙烯-聚乙烯嵌段共聚物或嵌段共聚物)。结果表明,在嵌段共聚物中含有一定量的、能为正庚烷抽提出来的乙丙无规共聚物(EPR);分段共聚的产物并非预想的PP-b-PE两嵌段共聚物,而是含有多种组分的共混物;形态表征的结果表明了嵌段共聚物为多相体系,EPR和PE形成分散相以球形无规分布于PP基体中。     

烯烃可控聚合及其大分子工程

聚烯烃材料如聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、乙丙橡胶或丁基橡胶等,在国民经济和日常生活中发挥着重要作用.通过可控聚合反应可以实现制备高性能烯烃聚合物材料及不同微观结构、序列结构及拓扑结构的烯烃基高分子材料.本文综述了近年来通过乙烯/丙烯配位共聚制备乙丙共聚物及通过异丁烯正离子聚合制备聚异丁烯和丁基橡胶领域的研究进展,总结了在齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂及非茂单活性中心钒催化剂催化乙烯/丙烯共聚方面的进展,论述了异丁烯单体可控/活性正离子聚合新引发体系、可控/活性聚合反应调控、聚合新方法与新工艺,归纳了基于烯烃可控聚合的大分子工程.     

非茂钯催化剂催化乙烯/丙烯/ω-Cl-α-乙烯基单体三元共聚合的研究

本文探索了乙烯/丙烯/极性单体三元共聚物的合成方法.乙烯/丙烯/ω-Cl-α-乙烯基单体三元共聚物由于分子中引入了ω-Cl-α-乙烯基极性单体,改变了乙烯丙烯共聚物的化学惰性.我们采用催化剂Cat.L-Pd配位催化乙烯/丙烯/ω-Cl-α-乙烯基单体三元共聚合,合成了极性三元无规共聚物.探讨了催化剂结构、聚合条件对三元共聚合行为的影响,并优化了聚合条件.采用红外光谱(FTIR)、核磁共振碳谱(氢谱)(~(13)C(~1H)NMR)、示差扫描量热(DSC)和高温凝胶渗透色谱(GPC)等方法研究了共聚物的结构与性能.FTIR与~(13)C(~1H)NMR结果表明,催化剂Cat.L-Pd能够有效催化乙烯/丙烯/ω-Cl-α-乙烯基单体三元共聚合,共聚物中ω-氯代极性单体的插入量达3.6 mol%.极性单体不发生均聚合反应,但能够有效参与乙烯和丙烯的共聚合反应,形成三元无规共聚物.丙烯能够发生均聚合反应,但是不能形成聚丙烯长链段,主要发生乙烯与丙烯共聚合反应.乙烯最易发生聚合反应,并能够形成较长链段的聚乙烯.共聚物的Mw高于2×10~5g/mol.分子量分布在1.6～3.0,说明该类催化剂催化乙烯/丙烯/ω-Cl-α-乙烯基单体三元共聚合行为遵循单中心聚合机理.     

Ziegler-Natta催化剂的功能化及聚烯烃高性能化

介绍了Ziegler-Natta催化剂功能化的几种策略,以及其应用于聚烯烃高性能化的研究进展。Ziegler-Natta催化剂/先进聚合助剂复合策略可有效扩展Ziegler-Natta催化剂性能,其中Ziegler-Natta/ω-烯烃甲基二氯硅烷功能催化剂体系在制备长链支化/高熔体强度聚丙烯方面已显示出工业潜力,而Ziegler-Natta/非共轭α,ω-双烯烃体系为丙烯多相共聚提供了革命性的技术,使丙烯多相共聚不但可生产高抗冲聚丙烯(低橡胶含量),也可生产聚丙烯基热塑性弹性体(高橡胶含量)。Ziegler-Natta/茂(非茂)复合催化剂和纳米负载Ziegler-Natta催化剂可进一步丰富Ziegler-Natta催化剂性能,制备新型高性能聚烯烃材料。     

三乙基铝调控的Ziegler-Natta/茂金属复合催化剂制备聚丙烯催化合金

基于具有"反应器颗粒技术(RGT)"特征的Ziegler-Natta/茂金属复合催化剂(MgCl2/TiCl4/racEt(Ind)2ZrCl2),以三乙基铝(AlEt3,TEA)和烷基铝氧烷(MAO)分别作为Ti和Zr 2种催化剂组分的助催化剂,利用TEA对茂金属Zr中心在丙烯均聚反应中的阻聚作用,以及乙烯对"失活"中心的活性复原,实现了复合催化剂中茂金属Zr中心在聚丙烯催化合金(丙烯均聚+乙烯/丙烯共聚)过程中的"可逆失活".基于这种方法,以MgCl2/TiCl4/rac-Et(Ind)2ZrCl2为催化剂,TEA/MAO为助催化剂,通过一步法(催化剂和助催化剂一次加入)制备了新型聚丙烯催化合金,聚丙烯基体(PP)选择性地由Ti金属中心生成,而乙丙共聚物(EPR)则有相当大的比例由茂金属Zr中心生成.与完全由Ziegler-Natta催化剂所产生的聚丙烯催化合金相比,新型合金中的EPR共聚序列结构更加无规,同时EPR保持在PP基体中均匀分散.     

助催化剂对N催化剂催化乙烯-苯乙烯共聚反应的影响

研究了N催化剂分别与助催化剂AlEt3和Et2 AlOAlEt2 结合 ,在给电子体二苯基二甲氧基硅烷 (DDS)存在下 ,催化乙烯和苯乙烯共聚合反应 ,考察了Al Ti摩尔比对共聚反应的影响 .共聚产物经过丁酮 (MEK)和四氢呋喃 (THF)连续抽提 ,表明共聚产物包括无规聚苯乙烯 ,乙烯 苯乙烯共聚物和乙烯均聚物 .乙烯 苯乙烯共聚物分别用1 3C NMR、DSC和GPC进行表征 ,结果表明 ,助催化剂不仅对N催化剂的聚合活性有影响 ,而且对共聚产物中各级份的重量比例也有显著影响 ;特别是对乙烯 苯乙烯共聚物中苯乙烯的含量、熔点 (Tm)和玻璃化转变温度 (Tg)有明显的影响 .     

阳离子烷基钪配合物催化体系催化乙烯与丙烯共聚合的研究

双烷基钪配合物LSc(CH2SiMe3)2(L=(2,6-iPr2C6H3)NC(Me)CHPPh2N(2,6-Me2C6H3))在助催化剂[Ph3C][B(C6F5)4]的作用下能够高活性地催化乙烯和丙烯共聚.在反应温度30℃和乙烯与丙烯常压(1.0×105Pa)下聚合,共聚活性能够达到7.5×105g(PE)mol-1h-1(105Pa)-1.单体的竞聚率分别为rE=29.75和rP=0.015.13C-NMR和DSC分析表明所得到的乙丙共聚物是弹性体,且丙烯单体无规分布在共聚物链中.     

单茂钛/MAO体系催化乙烯/丙烯共聚合研究Ⅲ.乙烯/丙烯共聚物的表征与结构分析

采用合成的催化剂五甲基环戊二烯基三烯丙氧基钛 [Cp Ti(OAllyl) 3]与改性甲基铝氧烷 (mMAO)组成催化体系制备乙烯 /丙烯共聚物 .红外分析显示 ,乙醚可溶和己烷可溶两个级分的化学结构几乎相同 .GPC测试结果表明共聚物分子量高 ,分子量分布窄 .X 射线衍射分析 ,大多数样品的图谱为宽的弥散峰 ,表明它们是无规共聚物 ;只有当乙烯含量很高时 ,样品的谱图才有较为尖锐的结晶峰 ,结晶度不高 .经热分析(DSC、TG) ,大多数样品没有出现明显的熔点 ,只有当乙烯含量很高时才显示出熔点 ;共聚物的热稳定性较高 .DMA分析表明 ,共聚物样品中乙烯含量多的 ,其储能模量 (E′)大一些 ;共聚物的玻璃化转变温度随着丙烯链节的增多而升高 .     

载体型钛系催化剂的丙烯与乙烯共聚合研究

以载体型钛系齐格勒-纳塔催化剂进行了丙烯和乙烯无规共聚合的研究。对聚合温度、铝钛摩尔比、给电子体浓度和加氢等行为作了考察。共聚合速度和共聚物的比浓粘度呈规律性变化。用~(13)C-NMR和DSC测定了共聚物的组成、序列分布、熔点和结晶度.结果表明,在共聚合反应速度曲线上,在丙烯和乙烯分别为10mol％组成处,出现两个最大值。随共聚物中乙烯含量增加(2—10mol％),其熔点和结晶度降低,DSC峰变低、变宽,在乙烯含量达10mol％处出现双峰(128/116℃)反映出无规共聚链出现不同的序列分布。     

2,6-二异丙基苯酚改性负载型Ziegler-Natta催化剂及其乙烯-1-己烯共聚反应

研究了新型的改性负载型Ziegler-Natta催化剂,以期制备出组成分布较窄的乙烯-α-烯烃共聚物.通过2,6-iPr2C6H3-OH与TiCl4/ID/MgCl2型负载型钛催化剂在室温下的反应可将芳氧基接到催化剂表面,制得一种改性的烯烃聚合催化剂M-cat.改性催化剂对乙烯聚合及乙烯-1-己烯共聚反应的催化活性与未改性催化剂相近,但共单体效应较弱.前者共聚物的1-己烯含量低于未改性催化剂的产物,但组成分布较窄,分子量较高,且共聚物的沸腾正庚烷可溶级分的序列分布较接近无规分布.三异丁基铝为助催化剂所得聚合活性高于甲基铝氧烷活化的体系.改性催化体系的活性中心分布与未改性体系相比有明显的差别.     

用负载型Z-N催化剂制备形貌规则的空心球形聚乙烯粒子

采用一种含二酯类内给电子体的氯化镁负载Ziegler-Natta催化剂和三异丁基铝(TIBA)助催化剂,在同一反应器中经常压丙烯预聚和加压下的乙烯与少量丙烯淤浆共聚合两步反应,高效地合成了外径为0.4~3 mm的中空球形聚乙烯粒子,其球形粒子的外表面和内部空腔的内表面均较为平滑,壳层厚度均匀.聚合反应的催化剂效率最高达到7.49 kg/g Ti·h·MPa(6.5 kg PE/g Cat.).研究了助催化剂种类、助催化剂浓度(Al/Ti摩尔比)和乙烯聚合阶段的丙烯共单体添加量对聚合物粒子形貌的影响,发现采用三乙基铝(TEA)或TEA/TIBA混合物为助催化剂时,虽然聚合物粒子仍呈中空球形形态,但其内部空腔的形状极不规则.以TIBA为助催化剂时,在一定范围内提高Al/Ti比和丙烯添加量均可显著提高催化效率,聚合反应动力学曲线由衰减型变为增长型,但聚合物粒子的中空形貌得以保持.对比丙烯预聚产物的粒子形貌发现,助催化剂含TEA时所得预聚物粒子结构较松散,内部有较多孔隙和裂纹,而改为TIBA后预聚物粒子内部相对致密.     

单茂钛／MAO体系催化乙烯／丙烯共聚合研究：Ⅲ.乙烯／丙烯共聚物的表征与结构

采用合成的催化剂五甲基环戊二烯基三烯丙氧基钛「Ｃｐ＾＊Ｔｉ（ＯＡｌｌｙｌ）３」与改性甲基铝氧烷（ｍＭＡＯ）组成催化体系棉乙烯／丙烯共聚物,红外分析显示,乙醚可溶和己烷可溶两个级分的化学结构几乎相同ＧＰＣ测试结果表明共聚物分子量高,分子量分布窄。Ｘ－射线衍射分析,大多数样品的图谱为宽的弥散峰,表明它们是无规共的;只有当乙烯含量很高时,样品的谱图才有较为尖锐的结晶峰,结晶度不高。经热分析（ＤＳＣ、ＴＧ）,大多数样品没有出现明显的熔点,只有当乙烯含量很高时才显示出熔点;共聚物的热稳定性较高,ＤＭＡ分析表明,共聚物品中乙烯含量多的,其储能模量（Ｅ′）大一些,共聚物的玻璃温度随着丙烯链节的增多而升高。     

不同催化体系对乙丙共聚物序列分布的影响

<正> 乙丙橡胶的性能不仅取决于共聚物的组成、分子量及其分布,而且依赖于共聚物的微结构。Natta等认为共聚物中乙烯和丙烯单体链节呈无规分布时可获得性能最好的弹性体。但因催化剂及聚合条件不同,共聚物的单体链节总是存在不同程度的无规、交替及长序列分布。本文采用红外吸收光谱研究了乙丙共聚物的组成及不同催化体系和加入添加剂后对乙丙共聚物序列分布的影响。