烯烃高效催化剂及聚合与共聚合的研究

为中山大学高分子研究所烯烃配位聚合研究室在高效Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂烯烃聚合与共聚合方面部分研究工作的概述。重点叙述了催化剂的设计、过渡金属配合物配体结构及聚合条件对乙烯、丙烯、1-丁烯、丁二烯、苯乙烯等烯烃单体聚合及共聚合活性以及聚合产物结构和分子量的影响。     

水相配位催化烯烃聚合的新进展

水相催化研究已经成为近年来化学反应研究的热点课题.烯烃聚合领域中水相自由基乳液聚合和悬浮聚合等方法早已工业化,而前过渡金属烯烃聚合催化剂对水气敏感,水相烯烃配位聚合发展缓慢.低亲氧性、高活性的后过渡金属烯烃聚合催化剂的出现使水相催化成为可能.本文综述了后过渡金属催化剂水相催化烯烃配位聚合的一些新进展,内容包括乙烯、α-烯烃、环烯烃、二烯烃的聚合反应和环烯烃的开环聚合反应以及CO/烯烃的共聚反应等方面.     

单中心催化剂用于长链α-烯烃配位聚合研究进展

聚烯烃催化剂技术是聚烯烃工业蓬勃发展的关键,开发对长链α-烯烃聚合具有高活性和高选择性的配位聚合催化剂是聚烯烃催化剂的发展方向,这类催化剂决定了聚烯烃材料可开发的广度和深度.本文综述了近年来长链α-烯烃(1-己烯、1-辛烯、1-癸烯等)配位聚合单中心催化剂的研究进展,重点介绍了以第四族过渡金属为中心的非茂金属催化剂,对...     

C1桥联的茂金属化合物(Cp)CR1R2(Flu)MCl2的合成及其催化烯烃聚合活性

合成了 6种单碳桥联的含芴 (Flu)茂 (Cp)基 B族茂金属催化剂 ,研究了它们催化烯烃聚合的能力 .通过 IR,1H NMR,EI-MS和元素分析对化合物进行了表征 .用所合成的茂金属化合物与 MAO所组成的催化体系对乙烯、丙烯的聚合进行了研究 .其中金属为 Ti的催化剂没有聚合活性或活性极低 .金属为 Zr的催化剂有一定的催化活性 ,用不同的催化剂得到的聚合物性质有一定的差异     

烯烃配位聚合二十年

聚烯烃树脂是消费量最大的合成树脂种类,性能优异,用途广泛。二十多年来,烯烃配位聚合技术取得了突飞猛进的发展,在催化剂、聚合方法、聚合工艺方面都有重大突破。本文综述了二十多年来烯烃配位聚合的研究发展情况,包括Ziegler-Natta催化剂,茂金属催化剂,非茂金属催化剂,配位聚合机理,功能化聚烯烃的制备,原位共聚制备LLDPE,原位聚合制备纳米复合材料,活性配位聚合以及Spherizone工艺等方面的成就。     

膦酚中性镍催化烯烃聚合及烯烃与极性单体共聚研究进展

烯烃与极性单体共聚制备功能化聚烯烃最为直接,但存在诸多挑战,是聚烯烃领域近20年的研究热点与难点。后过渡金属催化剂在功能化聚烯烃合成上具有优势,已经涌现出了二亚胺、水杨醛亚胺、膦磺酸镍钯经典催化体系;相比之下,膦酚镍催化体系早期关注较少。然而,近期对于膦酚镍催化体系的研究已经揭示,膦酚镍催化体系将是一个极具基础与应用前景的体系。本文总结近5年膦酚镍催化剂的结构特点,综述其在乙烯聚合、乙烯与极性单体共聚合、丙烯与极性单体共聚合方面的重要进展,并总结出膦酚镍催化剂的优势,对极性单体种类、催化剂结构设计、丙烯与极性单体立构规整共聚、聚合反应机理、功能化聚烯烃综合性能进行了展望。     

烯烃聚合催化剂的研究进展

获得高性能聚烯烃材料是化学家们不断的追求。烯烃聚合催化剂的结构对其催化性能有重要影响,而聚烯烃的改性则能够改善聚合物实际应用中表面形貌、本体性能中存在的缺陷,如通过改性可增加聚合物韧性、降低聚合物表面的摩擦系数或提升表面能等。 本文系统总结了金属烯烃聚合催化剂研究进展,包括Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂、非茂金属催化剂的结构及调控策略,探讨了位阻效应、双金属协同效应以及其他效应对催化效果的影响。     

单茂金属烯烃聚合催化剂

本文综述了近年来带有给电子配体的单茂金属化合物应用于烯烃聚合的研究。带有给电子配体的单茂金属化合物是目前烯烃配位聚合催化剂的研究热点之一。作为新型的聚合催化剂,这类催化剂具有合成简单、结构清晰的特点,用于催化烯烃聚合,可得到高聚合活性,同时聚合物可得到高的分子量。用于共聚时,具有很好的共聚能力。通过共聚,可以得到Zieler-Natta催化剂和传统茂金属催化剂不能得到的新共聚物。通过调整催化剂上茂配体和给电子配体的结构,可以方便地调节聚合行为,从而调整聚合物的结构。文中涉及了乙烯、alpha-烯烃的均聚与共聚,乙烯与环烯烃共聚合,苯乙烯聚合等方面的研究。     

茂金属聚合催化剂的研究现状

198 0年德国汉堡大学的化学家 Sinn等[1] 发现了烯烃聚合用的茂金属催化剂 .茂金属催化剂为两个环戊二烯中间夹有过渡金属如 Zr、Hf、Ti等的具有三明治结构的有机金属化合物 .茂金属催化剂与传统的多相 Ziegler- Natta催化剂相比 ,具有可溶且聚合活性物种单一 ,对乙烯等烯烃的聚合活性高 ,高分子产物的分子量及组成分布窄等特点 .选择不同的茂金属催化剂 ,可获得所需立构规整性的高分子物 ,除能获得全同立构的聚烯烃外 ,还可获得由 Ziegler- Natta催化剂不能合成的间规立构聚烯烃 ,如聚苯乙烯 [2 ]与聚丙烯 [3 ] .由 Ziegler- Natta催化…     

Ind2Zr（OC6H4Me—p）2和EtnAlCl3—n催化乙烯剂聚的研究

茂金属催化剂（Kaminsky催化剂）是80年代发展起来的烯烃聚合高效催化剂,有关其催化烯烃聚合的研究很多,近年来,Kaminsky型催化剂催化乙烯齐聚合成低碳α烯烃的研究已有报道。由乙烯齐聚得到的直链低碳α烯烃是生产线性低密度聚乙烯（LLDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）的共聚单体。以茚基锆化合物与烷基铝组成的Ziegler-Natta催化体系催化乙烯齐聚尚未见报道,本文考察了Ind2Zr(OC6H4Me-p)2和各种乙基铝组成的二元催化体系对乙烯齐聚的催化性能。     

新型非对称二醚给电子体丙烯聚合催化剂研究

1，3－丙二醚类化合物为给电子体合成的新一类复相Ziegler－Natta催化剂（Z-N催化剂），其用于丙烯聚合时，在无需外加给电子体的情况下，可得到高活性的催化剂和高等规度的聚丙烯，催化剂的活性是以邻苯二甲酸二丁酯为内给电子体合成的Z-N催化剂的2～3倍，且得到聚丙烯的等规度大于95％[1-4]．由于1，3－丙二醚类化合物与载体的配位作用较强，不易与AlR3反应，因此在丙烯聚合时无需外给电子体，并能降低反应体系的复杂性，有利于研究活性中心结构和聚合机理［5-7]．以往研究均采用对称结构的 1，3－丙二醚类化合物作内给电子体［2-7]，其结构如 Scheme 1 所示．本文采用一种新的     

非邻苯二甲酸酯内给电子体聚丙烯催化剂的研究进展

本文综述了非邻苯二甲酸酯类内给电子体催化剂的研究进展,对目前已处于工业化应用的3种非邻苯二甲酸酯类化合物催化剂的性能特点进行了详细对比.针对日趋严格的清洁型聚丙烯要求,展望了非邻苯二甲酸酯类给电子体化合物以及相关催化剂的发展前景.     

核壳结构Ziegler-Natta复合催化剂的制备及其乙烯聚合

采用溶胶-凝胶法,将聚(苯乙烯-co-丙烯酸)(PSA)膜材料和氯化镁的复合物包覆在以硅胶为载体的TiCl3催化剂上,负载TiCl4后制得Ziegler-Natta复合催化剂.采用红外光谱、激光粒度仪和扫描电镜对催化剂进行了表征,结果表明该复合催化剂呈核壳结构.同时,考察了复合催化剂中膜的厚度和反应中的氢气含量对催化剂的聚合活性和聚乙烯性能的影响,实验发现,膜厚约为3μm的核壳结构复合催化剂活性良好,其具有带诱导期的平稳型动力学曲线;膜厚1.5μm的复合催化剂的活性接近于实验所用的以硅胶为载体的TiCl3催化剂,且其具有相似的衰减型动力学曲线.研究同时表明,不同的膜厚能够调节复合催化剂的氢调性能及所得聚乙烯的分子量分布.     

High Melting Point of Linear,Spiral Polyethylene Nanofibers and Polyethylene Microspheres Obtained Through Confined Polymerization by a PPM-Supported Ziegler-Natta Catalyst

In this work, different types of polyethylene (linear, spiral nanofibers and microspheres) were obtained via confined polymerization by a PPM-supported Ziegler-Natta catalyst. Firstly, the Ziegler-Natta catalyst was chemical bonded inside the porous polymer microspheres (PPMs) supports with different pore diameter and supports size through chemical reaction. Then slightly and highly confined polymerization occurred in the PPM-supported Ziegler-Natta catalysts. SEM results illustrated that the slightly confined polymerization was easy to obtain linear and spiral nanofibers, and the nanofibers were observed in polyethylene catalyzed by PPMs-1#/cat and PPMs-2#/cat with low pore diameter (about 23 nm). Furthermore, the highly confined polymerization produced polyethylene microspheres, which obtained through other PPM-supported Ziegler-Natta catalysts with high pore diameter. In addition, high second melting point (T_m2: up to 143.3 °C) is a unique property of the polyethylene obtained by the PPM-supported Ziegler-Natta catalyst after removing the residue through physical treatment. The high T_m2 was ascribed to low surface free energy (σ_e), which was owing to the entanglement of polyethylene polymerized in the PPMs supports with interconnected multi-modal pore structure.     

STUDY ON 1-HEXENE POLYMERIZATION BASED ON ZIEGLER-NATTA CATALYSTS WITH DOPED SUPPORT

A series of Ti/Mg supported catalysts are prepared by using ball-milled mixtures of MgCl2-ethanol adducts and NaCl as supports, and 1-hexene polymerizations catalyzed by the novel catalysts are studied. It is found that the molecular weight distribution of poly(1-hexene) becomes apparently narrower when catalysts with doped supports are used, indicating that changing the structure of the support is an effective way to regulate the active center distribution of heterogeneous Ziegler-Natta catalyst.     

汽车用聚烯烃材料单一化关键技术研究

介绍了我们在聚丙烯釜内合金的催化剂制备、聚合工艺、结构性能关系和加工应用等方面的研究成果。以新型给电子体Ziegler-Natta催化剂和Ziegler-Natta/茂金属复合催化剂为基础,在中国石油自己的聚丙烯中试装置上成功制备出从高刚到高韧的三个釜内合金基础树脂,以此开发出系列汽车用聚丙烯专用料,并对专用料的成型与汽车制件的应用进行了研究。本研究成果为聚丙烯釜内合金树脂在汽车塑料中的广泛应用奠定了技术和产业基础。     

用于丙烯聚合的MgCl2负载Ziegler-Natta催化剂研究进展

综述了用于丙烯聚合的MgCl2负载Ziegler-Natta催化剂研究进展,包括内给电子体的发展及其作用研究,催化剂活性中心的模型,用MgCl2负载的Z-N催化剂制备抗冲聚丙烯合金.     

高结晶聚丙烯(HCPP)的研发和产业化进展

高结晶聚丙烯一般采用高等规度聚丙烯加入成核剂制备。本文较全面地综述了制备高结晶度聚丙烯的催化剂体系及其制备技术。高等规度聚丙烯可以通过传统Ziegler-Natta聚丙烯催化剂与合适的外给电子体搭配制备,也可以通过选取具有合适结构的茂金属化合物制备。目前,聚丙烯工艺主要使用传统Ziegler-Natta催化剂。本文介绍了生产高结晶度聚丙烯的主要生产厂家、牌号和生产工艺,如Spheripol环管/气相工艺、Unipol气相工艺、Novolen气相工艺I、nnovene气相工艺、Hypol釜式本体工艺等,展望了高结晶度聚丙烯的应用前景,认为高结晶聚丙烯是PP新产品开发及高性能化的重要途径之一,具有非常广阔的市场前景,对于我国高结晶度聚丙烯牌号的开发具有较大的意义。     

聚合温度对负载型Ziegler-Natta催化剂催化丁二烯-异戊二烯共聚合的影响

非均相TiCl₄/MgCl₂-AlR₃型Ziegler-Natta（非均相Z-N）催化剂是聚烯烃工业最重要的催化剂,经烷基铝活化的非均相Z-N催化剂具有复杂的活性中心结构,改变聚合温度、聚合时间、烷基铝种类及浓度等均会影响活性中心结构与催化性能.本文研究了不同聚合温度下TiCl₄/MgCl₂-AlEt₃（三乙基铝）催化丁二烯（Bd）和异戊二烯（Ip）的共聚合动力学,研究发现,随着聚合时间的延长,聚合活性先升高然后降低,在50℃聚合活性最高.采用核磁共振波谱（¹H NMR）、紫外荧光定硫仪和凝胶渗透色谱（GPC）研究了共聚物的微观结构、活性中心数和分子量及其分布,发现随着聚合时间的延长及聚合温度的升高,活性中心数、共聚物中反式-1,4-结构、分子量及分子量分布均发生不同规律的变化.本文研究结果可为进一步理解非均相Z-N催化剂在不同聚合温度下催化共轭二烯烃聚合的动力学及其关键影响因素提供参考.     

Effect of chromium residues on the stability of gas-phase high-density polyethylene produced by supported catalysts

The thermo-oxidative stability of high-density polyethylene (HDPE) prepared by silica supported Ziegler-Natta, bis(triphenylsilyl)chromate and bis(cyclopentadienyl)-chromium(II) catalyst systems was examined by chemiluminescence (CL) techniques and thermogravimetric (TG) analysis. In particular, the technique of dynamic CL in nitrogen allows the concentration of polymer hydroperoxides and the relative stability of these to be simultaneously determined. Polymer hydroperoxides in Ziegler-Natta catalyzed HDPE are relatively stable because titanium and aluminum residues are poor pro-oxidants compared with chromium residues. HDPE produced by bis(cyclopentadienyl)chromium(II) has a low intrinsic thermo-oxidative stability due to the chromium-catalyzed conversion of polymer hydroperoxides into degradation products during thermal aging. Concentrations of residual chromium as low as 1 ppm can profoundly affect the oxidative stability of the polymer and exert a much greater influence than either the extent of branching or the degree of unsaturation. The appearance of the silica catalyst support before and after gas-phase polymerization was studied by scanning electron microscopy. During polymerization the silica support shatters and the resulting submicron fragments are dispersed throughout the polymer particles. On exposure of the nascent polymer to the atmosphere, bis(cyclopentadienyl)chromium(II) is converted to a trivalent chromium species which remains associated with the silica substrate. The presence of trivalent chromium in the poisoned chromium catalyst was confirmed by UV/visible spectrophotometry and the nature of the Cr(III) species was investigated by diffuse reflectance Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The high surface area of the catalyst residue renders it a powerful pro-oxidant despite its low concentration. © 1992 John Wiley & Sons, Inc.