大位阻骨架策略在α-二亚胺镍钯烯烃聚合催化剂中的应用

后过渡金属α-二亚胺镍钯聚合催化剂由于其单中心、高活性以及良好的极性基团容忍性,能够直接催化乙烯和极性单体共聚而引起广泛的关注。但此类催化剂的热稳定性差,远未达到工业上气相聚合生产对高温的要求,限制了其进一步的产业化应用。先前报道的提高催化剂热稳定性的策略主要集中在苯胺的邻位位阻修饰上。不同于先前的策略,本课题组采用增加骨架位阻的策略,也能够有效提高催化剂的热稳定性和聚合的可控性。本文主要介绍了本课题组近期大位阻骨架策略在α-二亚胺镍钯烯烃聚合催化剂中的应用,包括乙烯聚合、α-烯烃聚合、乙烯和极性单体共聚、苯乙烯类单体聚合以及一氧化碳和苯乙烯的交替共聚。     

同核双金属烯烃聚合催化剂

与单核金属配合物催化剂相比,双核金属配合物催化剂所具的双金属活性中心对烯烃聚合催化活性和所得聚合物的性能(包括聚合物微结构、分子量大小和分子量分布)产生了重要影响。本文综述了双金属配合物作为均相催化剂催化乙烯聚合及共聚合的最新研究,归纳思路包括不同的金属类型,即基于前过渡金属(Zr, Ti, Hf) 和后过渡金属(Ni, Fe, Co) 的双核金属组合; 不同的配体化合物,即CGC配体、酚氧亚胺配体、氮杂环胺配体、α-二亚胺和亚胺吡啶配体等。这些研究表明,前过渡金属催化剂不仅解决了乙烯自聚还实现了乙烯与α-烯烃共聚;后过渡金属催化剂高效催化乙烯自聚合,其中铁和钴催化剂获得高度线性聚乙烯,镍催化剂则产生多支链聚乙烯。     

烯烃配位聚合催化剂的研究进展

较全面地综述了配位聚合催化剂和聚合机理的研究进展:高效Ziegler-Natta催化剂催化丙烯、乙烯等烯烃高效聚合,可合成多种高性能聚烯烃,等规聚丙烯的等规度大于98.5%,不同结构和性能的聚乙烯包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、双/宽峰分布聚乙烯、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和超低密度双/宽峰分布聚乙烯等;茂金属催化剂催化苯乙烯、乙烯、丙烯、1-丁烯等烯烃的均聚合和共聚合,并概括了其聚合机理;非茂金属催化剂合成多组分、多立体结构嵌段的聚烯烃,极性聚烯烃及超支化聚烯烃等,介绍了链行走和链穿梭机理。展望了配位聚合的发展趋势,认为聚合过程的环境友好、产品使用过程的环境友好、聚烯烃的高性能化和功能化是从事配位聚合工作的全体人员努力的方向。     

膦基苯磺酸(PO)金属配合物催化乙烯与极性单体的共聚反应及其机理研究进展

含有膦基苯磺酸(PO)配体的烷基金属配合物表现出罕见的烯烃聚合催化性质,其不但可以催化乙烯均聚形成线性聚乙烯,而且可以催化乙烯与众多的极性单体如CH2=CHX、CO等共聚产生功能化线性聚烯烃.总结了PO配体的结构特点和(PO)Pd(Ⅱ)配合物引发的新型聚合反应,综述了(PO)Ni(Ⅱ)催化剂在催化乙烯和极性单体共聚方面的应用,以及含有膦基二磺酸配体OPO的Pd(Ⅱ)、Ru(Ⅳ)催化剂的特殊催化性质.另外,从配体的对称性、柔性和轴向官能团位阻以及纯电子效应等方面对PO金属催化剂的构效关系和共聚催化反应机理进行了探讨.     

后过渡金属烯烃聚合催化剂的研究进展

综述了近两年来后过渡金属(VIII族)催化剂在乙烯、丙烯和α-烯烃聚合,α-烯烃和极性单体共聚,α-烯烃活性聚合,以及乙烯齐聚等方面的最新进展.     

用于烯烃与(甲基)丙烯酸甲酯配位共聚的非茂后过渡催化剂研究进展

非茂后过渡金属催化剂因其良好的耐杂原子能力在催化烯烃和极性单体共聚合方面表现出很好的特性,并具有潜在的工业应用前景。本文综述了近年来Fe、Co、Ni、Pd、Cu等非茂后过渡金属催化剂催化乙烯、丙烯与(甲基)丙烯酸甲酯配位共聚的研究状况,重点介绍了Fe、Co、Ni、Pd为中心金属的非茂后过渡金属催化剂的结构对乙烯、丙烯与(甲基)丙烯酸甲酯配位共聚的催化活性和所得共聚物分子量的影响,并强调了设计新型配体是开发新型非茂后过渡金属催化剂的一种重要途径。     

支化聚烯烃的合成研究*

本文综述了近年来以不同催化体系合成具有不同支化拓扑结构聚烯烃的研究进展。传统的方法主要是通过乙烯自由基聚合和前过渡金属催化剂催化乙烯与希小烯烃共聚来合成支化聚乙烯。其中,原位共聚法可合成得到具有不同支化度、不同支链长度的支化聚乙烯。新发展起来的后过渡金属催化剂,不仅可以催化单一乙烯合成出支化、超支化,甚至是树枝状等一系列不同拓扑结构的聚乙烯,而且可以催化乙烯与极性单体共聚得到末端功能化聚乙烯。     

ⅣB金属配合物催化烯烃聚合与共聚

在大品种聚烯烃材料中,高附加值聚烯烃通常由乙烯与α-烯烃共聚制备。ⅣB金属配合物能够为烯烃聚合和共聚提供许多催化剂模型;不仅如此,在烯烃聚合机理研究中还可以帮助理解反应中间体和活性物种。针对聚烯烃产业的实用催化剂体系,催化剂不仅满足高的催化活性,而且能够满足升温操作的稳定性。企业的利润需要高附加值聚烯烃,要求催化剂体系能够通过条件变化制得不同性能的聚烯烃材料,而且可以实现乙烯与α-烯烃的共聚。这些对配合物催化剂的需求,在ⅣB金属配合物催化剂中获得了良好地体现;能够在烯烃聚合中获得分子量从低到高的聚合物,也可以进行乙烯与（甚至含有官能团的）α-烯烃共聚制备功能聚烯烃。按照取代基团的分类,本文综述了近年来ⅣB金属配合物催化烯烃聚合与共聚研究的新进展,特别是重点讨论了具有良好热稳定性的配合物催化剂结构变化对于催化活性和聚合性能的影响。     

稀土催化极性单体配位均聚及与非极性单体共聚合的研究

将极性基团引入大分子链中可改善非极性聚烯烃材料的表面性能,扩展其应用范围甚至带来不可预见的新功能,是市场需求并由企业驱动.与聚合后功能化改性和物理共混方法相比,极性与非极性单体配位共聚合是最直接和简便的方法,适用范围广,并可保持聚烯烃的立构规整度,一直以来,相关研究备受企业和科研工作者瞩目.然而,极性基团通常具有Lewis碱性,容易与Lewis酸性的聚合催化剂强烈螯合而致其毒化,因此,这又是极具挑战性的课题.目前,该领域的研究取得了很大的进展,已经实现了乙烯与很多极性单体的共聚合.今后,将集中解决如何实现极性单体均聚合,提高共聚合活性,特别是极性单体插入率和分布可调节性,保持立体选择性,以及获得高分子量、具有实际应用意义的共聚产物等问题.本文旨在将课题组近年来在极性功能化苯乙烯和共轭双烯烃单体的均聚合及与苯乙烯、乙烯和共轭双烯烃等非极性单体共聚合方面的最新研究成果以及国内外该领域的相关报道进行综合阐述,为读者提供解决上述关键问题采用的研究路线、实施方法和创新性思维.     

后过渡金属配合物催化烯烃-极性单体共聚

在非极性聚烯烃链中引入少量极性基团可明显改善聚烯烃材料性能.依据配合物种类全面综述了2010年以来后过渡金属配合物催化烯烃-极性单体共聚研究进展.从α-二亚胺、膦酚和水杨醛亚胺型配合物到酮胺、膦磺酸、膦-氧化膦和N-杂环卡宾型等多种新型骨架结构配合物,总结了这些催化剂对催化活性、共聚物分子量、极性基团插入率、共聚物微观结构和材料性能的有效调控.尽管取得了许多重要进展,这一领域产业化和商业化应用依然面临诸多限制和挑战.展望了应对这些挑战需要关注的问题.     

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.     

聚合物载体负载TiCl4/I-Bu3Al催化烯烃聚合

探讨了聚合物负载烯烃聚合催化剂的合成及用于聚合的研究,研究了聚合物作为载体的催化和赤,并通过ＩＲ,ＤＳＣ,元素分析和粘度法测定分子量等手段对催化剂及聚合物进行了表征,包括合成聚合物负载的Ｔi体系催化剂和用所合成的催化剂进行了乙烯聚合,乙烯、丙烯与丁二烯共聚合的研究。     

后过渡金属催化剂制备烯烃/极性单体共聚物

综述了近年来采用后过渡金属催化剂催化乙烯等α-烯烃与极性单体共聚合的研究进展。     

功能化聚烯烃合成:从催化剂到极性单体设计

由于极性基团的存在,烯烃与极性单体配位共聚反应受限于低聚合活性与低聚合物分子量.因此,解决极性单体中极性基团问题是功能化聚烯烃高性能合成的关键.本文旨在重点评述近年来后过渡金属催化烯烃与极性单体共聚制备功能化聚烯烃方面的研究进展.首先简要概括了功能化聚烯烃合成用催化剂的里程碑式发展,然后详细论述了近年来我们在功能化聚烯烃合成用极性单体设计上的系列研究发现,重点突出了设计极性二乙烯基单体克服极性单体问题(快的链转移反应与极性基团对中心金属的螯合)的概念与设计含次级配位作用的乙烯基呋喃单体合成新型功能化聚烯烃的策略;最后展望了烯烃与极性单体共聚制备功能化聚烯烃的未来重点发展方向与挑战.     

FI催化剂配体的研究进展

FI催化剂作为一类新型聚烯烃催化剂,具有高活性、耐高温等特性,在催化聚合方面表现出良好的性能,不但可以催化乙烯与极性及非极性单体共聚,而且可以通过改变主催化剂苯氧基亚胺配体的结构,得到具有不同结构的聚合物。本文介绍了FI主催化剂的基本结构、合成方法、结构与催化性能的关系以及基于苯氧基亚胺配体基本结构的新型催化剂的研究进展。     

边臂策略在聚烯烃催化剂设计中的应用

提出用"边臂"策略设计和改造烯烃聚合催化剂,以钛、镍等配合物为模型,系统研究了边臂基团对配合物的配位模式、配合物的稳定性,对乙烯均聚活性以及乙烯与α-烯烃、环烯烃以及极性单体共聚合的活性和对聚烯烃的结构与性能的影响.研究结果表明通过边臂基团可以调节催化中心的空间形状和电子特性,实现对催化物种性质的控制与调节,调控烯烃聚合活性和聚烯烃的结构与性能.     

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。     

环烯烃加成聚合研究开发进展

综述了环烯烃加成聚合的催化剂体系及其聚合物的研究和开发状况。主要介绍了催化剂种类,包括传统的齐格勒－纳塔（Ziegler-Natta)催化剂、茂金属催化剂、钯、镍等后过渡金属催化剂,及其催化环烯烃均聚合以及与α-烯烃共聚合的特性,也描述了用不同催化体系进行环烯烃聚合的机理以及环烯烃加成聚合物及其与α-烯烃共聚物的性能及应用前景。     

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.     

含氧单体和1－烯烃配位共聚合研究及共聚物表征

考察了极性含氧单体，４－戊烯氧基三甲基硅烷（ＰＴＭＳ）的络合Ⅱ型ＴｉＣｌ３Ａｌ（ｉ－Ｃ４Ｈ９）３催化体系下与丙烯共聚合情况，通过脱三甲基硅保护基，合成了丙烯，戊烯醇共聚物，并用ＩＲ，ＮＭＲ等方法进行表征，详细考察了Ａｌ／Ｔｉ比，温度等聚合条件对共聚合的影响。初步研究了共聚合的动力学行为，此外，还发现丙烯，戊烯醇共聚物保护了较好的物理性质，如较高的熔点，等规度，抗降解能力，粘接性等，为聚烯烃功能化提