烯烃聚合用金属茂催化剂的结构与催化机理及应用

综述了金属茂催化剂的组成、结构包括中心原子、配体、桥链、桥取代基等对性能的影响 ,及其不同催化体系在制备聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的应用     

乙烯、丙烯聚合茂金属催化剂化学的进展

乙烯、丙烯聚合茂金属催化剂化学的进展吕立新（化工部北京化工研究院，北京１０００１３）ＬüＬｉｘｉｎ（ＢｅｉｊｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３）关键词茂金属化合物茂金属催化剂乙烯、...     

硅胶负载茂金属催化剂的制备及其催化乙烯聚合

采用浸渍法,制备了负载型茂金属催化剂双（1-乙基-2-甲基环戊二烯基）二氯化锆（简称茂金属化合物）-甲基铝氧烷-硅胶。以乙烯为原料,干燥的己烷（4L）为反应介质,加入茂金属催化剂后,在温度为80℃,压力为1MPa的条件下反应2h,可制备聚乙烯。结果表明,制备的催化剂颗粒形态较好,粒子分布均匀。以3”硅胶为载体,催化剂最佳制备条件为：硅胶用量6g,催化剂中的铝元素／锆元素（摩尔比）为150,茂金属化合物用量为0．12g。在此条件下,催化活性为2686g／g。     

非茂金属催化剂的合成及其聚合反应动力学

以配体2,2’-硫代(4,6-二氯苯酚)与不同的钛化合物合成了4种均相非茂金属催化剂,利用~(1)H NMR,MS,~(13)C NMR等方法分析了配体、催化剂以及聚合产物的结构,通过非茂金属催化剂催化乙烯聚合测定了聚合反应体系的相关动力学参数,考察了温度和压力对聚合反应速率的影响。实验结果表明,以倍半乙基氯化铝为助催化剂催化乙烯聚合时,聚合反应速率很高。催化剂Ⅰ(钛酸四丁酯与2,2’-硫代(4,6-二氯苯酚)合成)制得的聚乙烯中的支链含量很低,约占聚乙烯的0.103%。催化剂Ⅰ的动力学曲线为缓升平稳型,聚合反应级数为1.099,接近1级反应。随聚合温度的升高,聚合反应速率逐渐增大。非茂金属催化剂催化乙烯聚合反应的表观活化能为37.49 k J/mol。     

合成树脂及塑料工业

TQ314.242200512163聚丙烯催化剂研究进展〔刊〕/王萍(中国石油化工股份有限公司沧州分公司)∥上海化工.-2005,30(3).-25～28综述了Ziegler-Natta聚丙烯催化剂技术的发展历史与研究动态,介绍了茂金属催化剂和后过渡金属催化剂的研究进展,展望了未来聚丙烯催化剂技术的发展前景,提出了我国发展聚丙烯催化剂的建议。表1参19(廖素丽摘)TQ314.242200512164烯烃配位聚合催化剂体系研究进展Ⅰ.主催化剂组分〔刊〕/陈商涛,吕占霞…(中科院化学研究所)∥合成树脂及塑料.-2005,22(2).-75～80从构成催化剂体系的金属中心原子出发,介绍了烯烃配位聚…     

后过渡金属催化烯烃聚合稳定性的改进

简要描述了后过渡金属催化剂相对于前过渡金属催化剂在烯烃聚合方面的特点。介绍了几种不同类型配体的后过渡金属催化剂,通过比较它们催化烯烃聚合所得产物的相对分子质量、催化聚合反应活性及活性保持时间,概括了影响后过渡金属催化剂稳定性的因素。通过适当地调节配体对金属中心的空间位阻和电子效应以及合理的配体类型设计,能有效改进后过渡金属催化剂的稳定性。     

乙烯聚合后过渡金属催化剂研究进展

烯烃聚合催化剂的开发是目前高分子科学领域研究的一个热点。乙烯聚合催化剂的研究开发经历了Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂、过渡金属络合物催化剂三个发展阶段。为了实现对聚合物分子的设计与剪裁,精确地控制聚合物的结构,人们开发了具有单一活性中心的茂金属催化剂。由于茂金属催化剂对氧和官能团的敏感性强,不宜催化乙烯和极性单体共聚,所以人们又开始了对后过渡金属催化剂的研究。后过渡金属催化剂较弱的亲氧性和对官能团的惰性,可使乙烯在温和的条件下与极性单体共聚。后过渡金属催化剂虽然很早就被应用于烯烃聚合催化剂的合成…     

非茂金属催化剂的研究进展

综述了近年来烯烃聚合用的非茂单中心催化剂（包括非茂体系催化剂和后过渡金属催化剂）的结构特点、技术现状及最新进展情况。采用非茂单中心催化剂生产的树脂相对分子质量分布较窄，综合了采用Z－N催化剂和茂金属催化剂的优点，而且成本低。     

后过渡金属烯烃聚合催化剂的研究进展

综述了P-O,N-O和亚胺型后过渡金属(Ni,Pd,Fe,Co)配合物催化剂用于烯烃催化聚合的研究进展,对催化 剂的合成、结构、性能、催化烯烃聚合机理、应用以及存在的问题等方面作了较详细的介绍。并将后过渡金属催化剂与 传统的茂金属催化剂进行了比较。     

最新专利文摘

<正>乙烯原位共聚催化体系该专利涉及一种乙烯原位共聚催化体系,主要由球形MgCl2/SiO2负载的齐聚催化剂、球形MgCl2/SiO2负载的共聚催化剂、烷基铝氧烷组成。所述的球形MgCl2/SiO2载体粒径10～30μm,MgCl2与SiO2的质量配比(0.5∶1)～(20∶1),齐聚催化剂为α-双亚胺吡啶铁系配合物,共聚催化剂是以Zr为中心原子的茂金属配合物;齐     

负载型非茂金属催化剂催化制备过氧化物交联聚乙烯管材专用料

采用负载型非茂金属(SSTS)催化剂催化乙烯淤浆聚合,制备了交联聚乙烯管材专用料(sPE);通过过氧化物交联sPE、挤出成型了过氧化物交联聚乙烯(sPEXa)管材;考察了氢气分压和共聚单体对SSTS催化剂活性的影响;测试了sPE的相对分子质量及其分布(MWD)、力学性能和流变行为及sPEXa管材的交联度和力学性能。实验结果表明,SSTS催化剂催化乙烯聚合的过程平稳、共聚效应显著,SSTS催化剂在乙烯-己烯共聚时的活性比乙烯均聚时的活性提高了43%;sPE中不含粒径小于75μm的细粉,其重均相对分子质量高达296 564,MWD=4.05;sPE的流变行为呈明显的"剪切变稀",有利于挤出加工;sPEXa管材在95℃、4.8 MPa静液压力下无泄漏和无破裂的持续时间长于1 875 h,长于行业要求的1 000 h。     

辛烯/十二烯共聚物的合成及其抗剪切性能

采用本体聚合法,以TiCl_4/Al(i-Bu)_3催化共聚1-辛烯/1-十二烯,合成了超高相对分子质量的油溶性聚合物。用~1H NMR和GPC表征共聚物的构成和相对分子质量及其分布。研究了辛烯加入量对共聚物相对分子质量以及抗剪切稳定性的影响,考察了超声剪切对共聚物相对分子质量分布的影响。结果表明,在最佳聚合条件(十二烯用量50 mL、辛烯用量10 mL、TiCl_4用量0.0157 g、A1(i-Bu)_3用量0.2 mL、反应温度0℃,反应时间48 h)下,共聚物的M_w=7.82×10~6,分散度D=1.98;辛烯用量对共聚物的相对分子质量有明显影响,但分散度变化幅度不大(M_w/M_n=1.8～2.5);辛烯用量对提高共聚物的抗剪切性能无明显作用;共聚物被超声剪切后,其相对分子质量分布为双峰分布,不属于拓扑断裂模型。     

Ziegler-Natta/非茂双金属催化剂制备宽相对分子质量分布聚乙烯

以S iO2为载体,将Z ieg ler-Natta(Z-N)催化剂和非茂催化剂的活性组分负载在同一载体上,制得S iO2负载型Z-N/非茂双金属催化剂;研究了双金属催化剂催化乙烯聚合的动力学规律,考察Zr的负载量、n(T i)∶n(Zr)对双金属催化剂催化活性和聚乙烯产物的影响。实验结果表明,双金属催化体系中同时存在两类性质不同的活性中心,两类活性中心之间存在着协同效应;控制Zr的负载量和n(T i)∶n(Zr),可在保持较高催化活性的同时,得到宽相对分子质量分布和高熔流比的聚乙烯;采用Zr的质量分数为2.08%、n(T i)∶n(Zr)=4.45的双金属催化剂,在氢分压为0.2M Pa、总压为0.8M Pa、聚合温度为70℃、n(A l)∶n(T i+Zr)=200的条件下催化乙烯聚合时,其催化活性(每摩尔T i和Zr每小时产生的聚乙烯的质量)为4.30×105g/(m ol.h),聚乙烯的相对分子质量分布可达17.22,熔流比可达89.93。     

茂金属单活性中心复合催化剂制备双峰聚乙烯

将茂金属催化剂四甲基环戊二烯二氯二茂锆(TMCP)和Schiff碱单活性中心催化剂双[N-环己基-(3-叔丁基水杨醛亚胺基)]二氯化锆(FI)同时负载到硅胶上得到TMCP-FI复合催化剂。当n(TMCP)∶n(FI)=3.05～4.00时,可得到具有不同高、低相对分子质量聚乙烯含量的双峰聚乙烯,从而实现双峰可调。气相凝胶色谱分析结果表明,使用该复合催化剂可制备具有高相对分子质量组分高支化度、低相对分子质量组分低支化度特征的双峰聚乙烯。使用TMCP-FI复合催化剂,较佳的聚合条件为:聚合温度70～85℃、聚合时间0.5～3.0h、压力1.00MPa、三乙基铝用量2mmol、共聚单体1-己烯用量5～10mL。     

复配茂金属催化剂对聚乙烯相对分子质量分布的影响

合成了甲基丁基环戊二烯双取代的APE-2茂金属催化剂加合物(MeCp(n-Bu))2-ZrCl2@Et2O@LiCl,并进行了负载化,对APE-2催化剂与为(n-BuCp)2ZrCl2@Et2O@LiCl加合物的APE-1催化剂的复配物催化乙烯的聚合、聚乙烯相对分子质量分布的影响进行了研究.研究结果表明,APE-2催化剂催化乙烯聚合的催化活性较APE-1低.采用不同比例的APE-1与APE-2复配物催化乙烯聚合,可以改善聚乙烯的相对分子质量分布,得到相对分子质量分布在1.66～3.22之间的茂金属聚乙烯.聚合动力学试验表明,该复配催化剂的引发较快、寿命较长.高压聚合试验中负载型APE-1和APE-2催化剂按照摩尔比11复配,可以得到相对分子质量分布大于4的茂金属聚乙烯.     

非茂单活性中心-BCG复合催化剂用于制备双峰高密度聚乙烯

用负载化的非茂单活性中心催化剂和工业上聚乙烯气相法BCG催化剂复合,在单釜中进行了双峰高密度聚乙烯(双峰HDPE)的合成实验。通过考察氢气分压、聚合温度、聚合时间、乙烯压力、共聚单体等对乙烯聚合性能的影响,研究了双峰HDPE的相对分子质量及其分布、熔体流动指数和密度的变化规律,获得了双峰HDPE制备的有效调控方法。实验结果表明,此复合催化体系可在单反应器中制备出高相对分子质量部分高支化度和低相对分子质量部分低支化度的理想双峰HDPE。     

双膦胺镍-甲基铝氧烷体系催化苯乙烯聚合

研究了具有新型结构的双膦胺镍配合物N,N-双(二苯膦基)-对甲氧基苯胺二氯化镍-甲基铝氧烷(PNP-N i-MAO)催化体系对苯乙烯聚合的催化性能,考察了聚合温度、n(A l)∶n(PNP-N i)、PNP-N i的浓度和苯乙烯的浓度对催化活性、苯乙烯转化率、聚苯乙烯相对分子质量及其分布的影响,并用核磁共振和凝胶色谱对聚苯乙烯的结构进行了表征。实验结果表明,在聚合温度25℃、聚合时间1h、n(A l)∶n(PNP-N i)=300、c(苯乙烯)=2.3m ol/L、c(PNP-N i)=0.4mm ol/L、甲苯为溶剂的适宜条件下,苯乙烯的转化率可达95%以上,催化活性达到5×105g/(m ol.h)左右。核磁共振和凝胶色谱表征结果显示,所得聚苯乙烯为无规结构,重均相对分子质量约为1×104,相对分子质量分布Mw/Mn约为2。     

不同催化剂体系对聚异丁烯端基结构的影响

通过测定异丁烯的聚合物产物聚异丁烯的末端结构,着重研究了BF3／醇、BF3／H2O和AICI3／H2O催化剂体系对聚异丁烯的末端结构的影响。实验结果表明,BF3／醇配位催化剂体系聚合得到的聚异丁烯的末端结构主要是α－烯烃结构;而BF3／H2O和AICI3／H2O体系聚合得到的聚异丁烯末端结构主要是β－烯烃结构。在BF3／醇催化剂中,当BF3与醇的摩尔比为1时,聚异丁烯的末端α－烯烃含量达到80％以上并且相对分子质量分布系数为2。     

超临界CO_2中左旋丙交酯的开环聚合反应

以辛酸亚锡为催化剂,用超临界CO2作溶剂,实现了左旋丙交酯的开环聚合,系统地研究了催化剂用量、单体浓度、聚合时间、聚合温度、CO2纯度和压力等因素对单体转化率、聚合产物相对分子质量及其分布的影响。研究结果表明,在超临界状态下聚合温度、催化剂用量和CO2纯度是影响聚合的几个最重要的因素。超临界状态下的丙交酯开环聚合与本体丙交酯开环聚合相似,聚合过程符合配位插入聚合反应的机理。     

制造单层汽车油箱的HDPE基础树脂的研究

采用本院研制的Ｔｉ－Ｍｇ系高效催化剂和烷基铝化合物，在２Ｌ不锈钢压力釜内，模拟两釜串联聚合方式进行乙烯两段聚合。研究了氢浓度、催化剂用量及前后两段聚合所得聚合物的质量比对聚合物相对分子质量大小和相对分子质量分布的影响以及共聚单体１－丁烯浓度与聚合物密度的关系。在经选定的较佳聚合工艺条件下，制备出高相对分子质量、具“双峰”型的宽相对分子质量分布的乙烯与１－丁烯共聚的ＨＤＰＥ树脂，其各项性能指标与德国进口的单层汽车油箱专用料的基础树脂ＧＭ７７４６的性能相当。