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.     

TBIR应用于航空胎侧胶的热氧老化性能

研究了反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)应用于航空轮胎胎侧胶[天然橡胶(NR)/顺丁橡胶(BR)/TBIR]的耐热氧老化性能. 结果表明, 与NR/BR硫化胶相比, 10~20份质量的TBIR取代BR后, NR/BR/TBIR硫化胶的交联密度明显提高, 压缩温升降低2.2~3.4 ℃, 耐屈挠疲劳性能提高约100%, 填料分散性改善, 填料团聚体体尺寸减小, 拉伸性能基本不变. 随热氧老化时间延长, 硫化胶的交联密度先增加后降低, 并用TBIR的硫化胶交联密度在老化48 h后趋于平缓. 与NR/BR相比, 老化后的NR/BR/TBIR硫化胶生热最低, 耐屈挠疲劳性最高.     

高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶在轿车轮胎带束层中的应用研究

研究了高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)的生胶性能及其在轿车轮胎带束层中的应用。结果表明,随丁二烯单体单元含量增加,TBIR生胶的玻璃化转变温度、结晶熔融焓、生胶强度和硬度逐渐降低。硫化胶性能测试表明,TBIR硫化胶的定伸应力、回弹性能以及耐老化性能优于NR硫化胶,TBIR-40硫化胶的拉伸强度和撕裂强度明显高于NR硫化胶。采用10~30份TBIR取代NR应用于轿车轮胎带束层配方,并用硫化胶拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度和钢丝帘线抽出力处于较高水平,定伸应力、硬度、回弹性能和耐老化性能较对比胶提高,含TBIR的轮胎带束层胶料具有更加优异的综合性能。DMA结果表明,NR与TBIR相容性较好,NR/TBIR并用硫化胶具有更低的内耗。TEM结果表明,NR/TBIR并用胶具有较好的填料分散性。     

高疲劳寿命氯丁橡胶基减振材料的结构与性能

以氯丁橡胶(CR)为基体材料, 将新型反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)引入传统CR减振基体中, 探讨TBIR在减振材料中的应用前景. 研究发现, 随着TBIR用量的增加, CR/TBIR混炼胶的强度及模量明显提升; CR/TBIR硫化胶的拉伸强度、 撕裂强度、 压缩永久变形、 动静刚度比及耐疲劳性能均得到改善, 特别是一级疲劳寿命提高了50%~400%(未填充体系)及40%~180%(填充体系), 六级疲劳寿命提高了60%~500%(未填充体系)及30%~120%(填充体系). 与未填充CR/TBIR硫化胶相比, 填充CR/TBIR硫化胶由于炭黑补强作用及填料-聚合物相互作用的引入, 屈挠疲劳寿命、 撕裂强度及拉伸性能均显著提高. 与填充CR硫化胶相比, 填充CR/TBIR质量比为90/10的并用胶能够在保持硫化胶的损耗因子基本不变的基础上, 实现综合性能的平衡提升.     

高耐磨低生热NBR/TBIR复合材料的结构与性能

采用高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)对丁腈橡胶(NBR)进行改性, 制备了高耐磨、 低生热输送轮用白炭黑填充的NBR/TBIR橡胶纳米复合材料. 研究了NBR/TBIR橡胶纳米复合材料的交联密度、 物理力学性能及填料分散性, 探讨了材料的结构对性能的影响. 研究结果表明, 与纯NBR相比, NBR/TBIR橡胶纳米复合材料的硫化速率和交联密度随TBIR用量的增加而增大; 在保持NBR硫化胶基本力学性能、 耐老化性能和耐溶剂性能基本不变的前提下, TBIR的加入使NBR/TBIR硫化胶的耐磨性提高15%, 动态压缩生热降低5%, 动态压缩永久变形降低22%, 白炭黑分散水平提高; 与丁腈橡胶/顺丁橡胶[NBR/BR(80/20), 质量份数比]硫化胶相比, NBR/TBIR(80/20, 质量份数比)硫化胶具有更低的动态压缩生热和动态压缩永久变形及更好的填料分散性.     

硅烷类外给电子体对丙烯-丁烯序贯聚合的调控作用

外给电子体(ED)作为负载型Ziegler-Natta催化剂的一个重要组分, 在影响α-烯烃的催化活性及聚合物的立构规整性方面发挥着重要作用. 本文研究了4种不同结构及电子密度的硅烷类外给电子体[二甲基二甲氧基硅烷(D1)、 二丁基二甲氧基硅烷(D2)、 二苯基二甲氧基硅烷(D3)及二环戊基二甲氧基硅烷(D4)]对丙烯均聚及丙烯(一段)-丁烯(二段)序贯聚合的影响. 结果表明, ED对烯烃聚合的催化活性、 活性中心数及活性中心定向能力都具有显著的影响. 密度泛函理论(DFT)模拟计算表明, 随着ED的空间位阻和电子密度增加, ED在MgCl₂表面的吸附能降低, 吸附稳定性降低; ED的空间位阻和电子密度增加有利于提高丙烯聚合活性中心的定向能力, 当n(D4)/n(Ti)=20时, 合成的聚丙烯(PP)中的等规聚丙烯(iPP)组分含量达到92.8%. 当n(ED)/n(Ti)=15时, 丙烯聚合的聚合速率常数达到最大值; 具有更大空间位阻和电子密度的ED使得丙烯-丁烯序贯聚合的活性中心具有更强的定向能力, ED对丁烯(二段)聚合活性及聚丙烯/聚丁烯合金（PBA）中等规聚丁烯(iPB)组分的熔点影响更显著.     

反式-/顺式-1,4-聚异戊二烯共混体系的结晶动力学

采用差示扫描量热(DSC)法对反式-/顺式-1,4-聚异戊二烯共混体系的等温及非等温结晶动力学进行了研究,分别采用Avrami方程和莫志深法对其动力学参数进行了解析.研究结果表明,在反式-/顺式-1,4-聚异戊二烯共混体系的等温及非等温结晶过程中,顺式-1,4-聚异戊二烯(CPI)组分的存在会降低反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)组分的结晶速率;在等温结晶过程中,CPI组分会提高TPI组分自身的结晶度;而非等温结晶过程中,CPI则提高了共混物中β晶型的相对含量.     

聚烯烃合金的研究进展(Ⅱ)——分级方法、结构调控与性能

聚烯烃合金是通过釜内聚合制备的多组成的聚烯烃材料。本文分别从聚烯烃合金的分级方法、组分和性能等方面对聚烯烃合金结构与性能进行了评述,重点介绍了溶剂抽提分级法、温度梯度分级法、升温淋洗分级法、等温热分级法和逐步结晶分级法等聚烯烃合金分级方法的原理,特别关注了聚丙烯/橡胶弹性体合金、聚丙烯/聚乙烯合金及聚丙烯/聚丁烯合金的组成与性能。并分析了聚烯烃合金的发展趋势。     

TBIR改性BIIR/NR共混物的结构与性能

研究了新型合成橡胶——高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)对全钢轮胎气密层并用橡胶——溴化丁基橡胶(BIIR)/天然橡胶(NR)(质量比70/30)的改性作用,探讨了BIIR/NR/TBIR共混物的交联密度、填料分散性及力学性能,特别是并用硫化胶的气密性及屈挠疲劳性能等.结果表明,与无定型的BIIR和NR相比,结晶性TBIR的引入提高了炭黑填充的BIIR/NR/TBIR混炼胶的强度和模量,且随着TBIR用量的增大,混炼胶中TBIR的结晶熔融峰更明显,混炼胶的强度与模量显著提高.硫化特性结果表明,随着TBIR用量的增大,BIIR/NR/TBIR共混物的硫化速率略有提高,交联密度略有降低;TBIR用量为10~30份(生胶总质量的10%~30%)时,BIIR/NR/TBIR硫化胶在机械性能基本保持不变的情况下,耐热氧老化性能提高10%以上,耐一级屈挠疲劳性能提升2~5倍,气密性提高17%.炭黑分散结果表明,经过动态疲劳实验BIIR/NR硫化胶中炭黑聚集体的平均粒径增大至11.5μm,明显大于BIIR/NR/TBIR硫化胶中炭黑聚集体的平均粒径.对含TBIR硫化胶在周期性应力应变过程中的结构演变及对耐疲劳裂纹引发性能的影响机制进行了探讨,结果表明,TBIR可改性BIIR或者BIIR/NR制备高抗裂口引发的全钢轮胎气密层材料.