4-甲基-1-戊烯与烯烃共聚用催化剂的研究进展

4-甲基-1-戊烯(4M1P)是烯烃工业中一种重要的支链α-烯烃,它的主要用途是用于制备均聚物和共聚物。虽然绝大部分4M1P共聚物尚未进入工业化生产阶段,但由于共聚物作为一类新型的合成树脂具有突出的力学性能和光学性能,已成为国外聚烯烃领域的一个研究热点。本文阐述了4M1P与烯烃共聚反应催化剂包括Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂及后过渡金属催化剂的开发研究现状;重点阐述了催化剂的结构对共聚物分子结构的影响;同时也简要介绍了二亚胺镍催化剂催化4M1P共聚反应作用机理,展望了这一领域的发展趋势。为开发高端聚烯烃新材料提供参考。     

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。     

非均相TiCl_4/MgCl_2型Ziegler-Natta催化剂催化烯烃配位聚合机理研究进展

非均相TiCl_4/MgCl_2型Ziegler-Natta催化剂(负载型Ziegler-Natta催化剂)因其高聚合活性、高立构选择性及低制备成本,是目前聚烯烃领域重要的工业催化剂.本文综述了负载型Ziegler-Natta催化剂催化α-烯烃(乙烯、丙烯)和共轭二烯烃(丁二烯、异戊二烯)配位聚合机理的研究进展,包括TiCl_4在MgCl_2表面的吸附、钛的烷基化与还原、烷基铝的作用、活性中心数目、活性中心价态、活性中心模型、可能活性中心结构及催化机理、给电子体作用等.最后,展望了负载型Ziegler-Natta催化剂催化烯烃聚合的机遇与挑战.     

端基功能化聚烯烃的合成与应用

端基功能化聚烯烃（Cef-PO）在聚烯烃改性和构筑复杂结构聚合物方面有着重要应用。可通过控制烯烃配位聚合过程中的自发链转移反应,得到端基不饱和聚烯烃;或通过引入硼烷、磷烷、苯乙烯及其衍生物/氢气等链转移剂得到不同反应性基团封端的聚烯烃;再经进一步基团转化反应,得到多种不同性能的Cef-PO。另外,活性配位聚合过程中,通过对活性增长聚烯烃链选择性封端处理,或使用功能化的催化剂,也可以用来制备Cef-PO。通过配位链转移聚合,即聚烯烃链在催化剂金属中心和烷基金属链转移剂之间快速可逆链转移的聚合过程,可以直接得到具有高度反应活性的碳-金属键封端的聚烯烃,经化学转化得到Cef-PO。此外,叶立德活性聚合、共轭二烯烃的阴离子活性聚合和环烯烃的开环易位聚合也可以用来制备Cef-PO。向其他聚合方式（活性自由基聚合、活性阴离子聚合等）的转换及与点击化学的结合是Cef-PO应用的明显特点。Cef-PO的应用包括作为聚合物的改性剂以及用于合成具有复杂结构的聚合物。     

稀土金属配合物催化芳香型乙烯基极性单体立构选择性聚合

鉴于聚合物的立构规整度对其性能起着重要的作用,如何提高聚合物的立构规整度一直以来都是配位聚合领域的重要研究课题。经过几十年的发展,配位聚合已经在 α-烯烃、苯乙烯、共轭二烯烃等非极性烯烃单体的立构选择性聚合方面取得了巨大的成就。但非极性聚烯烃材料表面性能差,而化学性质稳定,难以被后功能化。因此通过极性单体的立构选择性聚合将极性基团引入聚烯烃大分子链中对于提高其性能具有非常重要的意义。然而,在传统的配位聚合中,单体上的极性原子(基团)易于向金属中心配位,导致催化体系失去立构选择性,甚至失去活性。因此选择合适的配体、金属种类与极性单体组合的策略对实现立构选择性聚合至关重要。近年来,针对2-乙烯基吡啶、含杂原子苯乙烯衍生物以及硼氮杂芳香型乙烯基单体的定向聚合,开发了大量的稀土金属配合物催化体系,聚合物的立构规整度取得了较大的突破,同时对单体上极性原子在聚合中的作用也有了新的认识。本综述以单体种类为主线,详细讨论了配体的结构、取代基的电子效应、空间位阻效应、中心稀土金属种类和聚合溶剂等对催化剂聚合活性、立构选择性的影响,并探讨可能的聚合反应机理。     

表面修饰对金属负载型MZSM-5催化剂乙烯齐聚性能的影响

在较温和的中压条件下，研究了金属负载型MZSM-5分子筛经表面修饰制备的MZSM-5L催化剂的乙烯齐聚反应，并对各催化剂进行了表征．结果表明，MZSM-5L催化剂经有机碱表面修饰后，催化剂表面酸性降低，孔分布向有利于择形生成线性分子的小孔方向移动，催化乙烯齐聚反应活性适中、稳定性较好，反应产物以C10～C16烯烃为主，α-烯烃选择性大幅提高．择形生成α-烯烃的催化活性中心的强弱是由催化剂内表面的B酸位和L酸中心所决定的．     

红外光谱-差示扫描量热法对聚烯烃共聚物中α-烯烃种类与含量的鉴别

利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)研究了与不同α-烯烃共聚合的多种聚乙烯,并对共聚物的结构和类型进行了定性分析.由1 378、1 369 cm-1处的峰位置和峰强度判断聚烯烃的种类,由770、 899、784 cm-1处的峰判断α-烯烃的种类.利用差示扫描量热(DSC)热分级方法确定熔融峰的位置,并对共聚物中α-烯烃的含量进行了定量计算.     

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。     

Kaminsky催化剂的发展对配位聚合实践和理论的影响

本文介绍了Kaminsky可溶性配位催化剂的发展特点，并在总结均相催化定向控制机理、α-烯烃的间规聚合以及聚合活性种的性质等方面的最新研究成果基础上．讨论了对配位聚合理论研究的意义。     

乙炔在负载型齐格勒催化剂上的聚合

烯烃聚合过程中,使用以镁的化合物为载体的钛系齐格勒催化剂可使催化剂活性有大幅度的提高,从而开发出新一代的催化剂。通过配体的调变,可以制得具有各种不同性能的聚合物。我们曾经报导过负载型催化剂用于乙烯、丙烯、长链α-烯烃及乙、丙共聚。本文报导将负载型催化剂用于乙炔聚合的结果。     

乙烯选择性三聚/四聚铬系催化剂及其齐聚机理研究进展

线性α-烯烃是一类重要的有机化工原料和中间体,其下游市场包括聚乙烯、合成润滑油、表面活性剂等,其中C4~C8 组分的消费量占全球线性α-烯烃消费量的一半以上。采用1-己烯和1-辛烯作为共聚单体生产的线性低密度聚乙烯（LLDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）产品具有优异的性能,被广泛用于薄膜、管材等领域。为了提高原子经济性,学术界和工业界一直致力于乙烯选择性三聚/四聚催化剂的设计与开发,而铬系催化剂是其中研究最广泛、最深入的体系。本文从配体、铬源、助催化剂、反应条件等方面综述了典型的铬系乙烯选择性三聚/四聚催化体系,包括雪佛龙菲利普斯乙烯三聚催化体系,Cr/PNP催化体系,以及其他N、P、Si配体等催化体系。在本文第二部分综述了乙烯选择性齐聚的相关机理提案,包括经典的Cossee-Arlman机理、单核金属环机理、双核金属环机理、双配位机理、及其他机理提案。     

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.     

后过渡金属烯烃聚合催化剂研究进展

烯烃在催化剂的作用下形成聚合物 .改变催化剂的结构 ,可以得到特定分子结构和特定性能的聚烯烃产物 ,因而催化剂的研究开发是聚烯烃升级换代的核心 .烯烃聚合催化剂的发展大致经历了 3个阶段 :Ziegler- Natta催化剂 -茂金属催化剂 -后过渡金属催化剂 .Ziegler[1]和 Natta[2 ]发现了用于各种 α-烯烃聚合的催化剂 ,并已作为主导技术应用于工业化大生产 . 2 0世纪 80年代初 ,Kaminsky等 [3～ 5] 发现 ,二氯二茂锆与烷基铝氧烷组成的体系(茂金属催化剂 )是一种高催化活性、高立体选择性、长寿命的催化剂 .茂金属催化剂的设计、合成和应用 ,…     

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.     

SiO2负载型铁系催化剂催化乙烯齐聚的研究

制备了硅胶负载型2,6-二亚胺基吡啶铁系齐聚催化剂。考察了不同负载温度,聚合中乙烯加压方式,催化剂的加入量以及丙烯对乙烯齐聚活性和α-烯烃分布的影响。结果表明,低温负载有利于催化剂活性提高,分段加压可以使催化剂的活性周期增加,聚合温度平稳,单位助催化剂MAO转化的乙烯量增加,而α-烯烃的选择性基本不变。Fe催化剂负载后,以单位助催化剂MAO计算的乙烯转化率提高。增加催化剂的量后,单位助催化剂MAO转化的乙烯量增加。在乙烯齐聚中加入少量丙烯催化剂的活性降低,α-烯烃分布向低碳方向移动。     

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。     

毛细管气相色谱研究α-烯烃共聚物

在长链α-烯烃共聚物研究中,需要测定共聚物分子中不同长度支链的比例及共聚竞聚率,然而,碳数相近的α-烯烃的结构和性质相似,因此难以用一般物理和化学方法测定。本文将毛细管气相色谱应用于α-烯烃共聚物研究,通过测定聚合反应前、后反应液组成的变化,来计算各单体的消耗量,得到共聚物的组成,按Fineman Ross公式计算得共聚单体的竞聚率。 实验部分 (一)试剂 庚烯-1、辛烯-1、癸烯-1、     

α,ω-双烯烃的配位聚合: 催化剂对聚合物微观结构的调控

在聚烯烃行业蓬勃发展的几十年中, 如何合成具有独特结构和功能的聚烯烃一直是高分子化学家不断追求的目标. 时至今日, 科学家们已经可以通过调控单体结构、催化剂中心金属、配体结构以及聚合条件等来合成丰富多彩的聚烯烃. 在这品类繁多的聚烯烃中, 主链上含有脂肪环的聚烯烃因具有良好的热稳定性和透明度受到了广泛的关注. α,ω-双烯烃的配位聚合是获得主链含脂肪环的聚合物的一种高效手段, 这种方法具有单体易得且易修饰、聚合物微观结构可以被催化剂高效调控等优点. 根据第一次插入反应后的中间体发生的不同双键的插入反应可得到交联、含悬挂双键或含脂肪环的聚合物. 根据所得环化聚合物的环内两根支链的相对朝向将其分为顺反立构体; 再通过环与环之间的相对构型分为等规或间规立构体; 根据催化剂与单体发生第一次插入反应的 1,2-插入或 2,1-插入方式可以得到结构单元为单亚甲基环或二亚甲基环的聚合物; 根据催化剂的绝对构型不同可以得到旋光度大小一致、方向相反的手性聚合物. 上述这些聚合物的微观结构对于其聚集状态、热力学以及机械力学性能等可能会有明显的影响, 而这些均可以通过改变催化剂的中心金属和配体结构来进行精细的调控. 这篇综述着眼于α,ω-双烯烃的聚合物的精细结构, 着重介绍了如何通过变换催化剂结构来调控聚合物的结构, 并对该领域未来可能的发展方向进行了预测, 从而推动该类聚合物在构效关系、实际应用等方面的长足发展.     

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。     

自由基技术在α-烯烃均聚以及与功能性单体共聚中的应用进展

综述了自由基聚合在α-烯烃均聚及与功能性单体共聚制备功能化聚烯烃方面的研究进展。自由基聚合方法具有易操作、成本低等优点,特别是随着活性自由基聚合的发展,使对通过自由基聚合所得聚合物的结构进行精确调控成为可能。目前在α-烯烃均聚方面,通过选择适当的溶剂以及添加有机锂盐,使在相对温和条件下自由基引发α-烯烃合成高分子量聚合物成为可能。在共聚体系中,路易斯酸或布伦特斯酸的引入可以大幅提高共聚物中α-烯烃的含量。