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烯烃聚合茂金属催化剂的研究进展摘要：介绍了茂金属催化剂与Zieglar-Nata 催化剂相比的特点及催化烯烃聚合的原理，简介了近年来茂金属催化剂的研究进展，最后，提出了烯烃聚合催化剂的发展趋势。
关键词：茂金属催化剂、催化活性、分子模拟、负载化20世纪50年代初，Zieglar-Nata催化剂的出现，既为金属有机化学、催化科学和高分子化学的理论研究开辟了新的领域，也大大促进了高分子工业的迅速发展，开创了烯烃聚合工业的新纪元．现在，世界上聚烯烃的年产量已高达数千万吨，经济效益十分可观．近些年来，烯烃的活性聚合反应越来越引起人们的广泛关注，因为烯烃活性聚合反应不仅时间短、收率高，产物的分子量高、分子量分布窄、立构规整度高，而且可产生最终功能化的聚合物和嵌段共聚物．而聚合反应的关键问题是催化剂，近年来可以引发烯烃活性聚合反应的结构新颖、催化活性高的茂类金属有机配合物催化剂相继问世，对聚合反应的发展有非常重要的作用．茂金属(也叫金属茂)催化剂，即环戊二烯基金属配合物催化剂，是当前国际上的研究热点．这类单中心催化剂具有极高的催化活性，克服了传统多相催化剂所产生的聚烯烃产物分子量分布宽和结构难以调控的缺点，所得到的高分子产物分子量分布狭窄，组成分布均匀，并能有效地进行立体控制聚合；还可以实现一些用多相催化剂难以实现的聚合反应，在高效催化聚合和共聚合以及光学活性聚合方面表现出优异的特性．这主要是因为茂金属催化剂中心金属、配体可在很大的范围内调控，从而影响中心金属周围的电荷密度和配位空间环境，使形形色色的聚合反应的活性和选择性得到控制．以聚丙烯为例，可以立体选择性地分别制出无规、等规、半等规、问规、嵌段等一系列品种．因此，茂金属催化剂的研究，不仅在发展聚合理论方面具有重要的科学意义，而且有可能使高分子工业面临一场新的革命．1. 茂金属催化剂的特点茂金属催化剂与传统的Zieglar-Nata催化剂比较具有如下特点：1.极咼的催化活性含1克锆的均相茂金属催化剂能够催化得到10 0吨聚乙烯。
聚烯烃国产化开拓，独⼭⼦⽯化茂⾦属聚⼄烯领跑国内！中国⽯油在役⼄烯装置共12套，合计年产能591万吨。
独⼭⼦⽯化是中⽯油旗下唯⼀百万吨⼄烯装置，新区⼄烯燃动能耗495.15千克标油/吨，保持全国第⼀。
近两年，独⼭⼦⽯化⼤⼒推⾏“低成本、差别化、树品牌、⾼端化”的化⼯产品竞争策略，其PE装置技术采⽤美国Univation公司Unipol技术，为全密度装置，企业已经具备HPR、EZP两个系列4种茂⾦属膜产品⽣产能⼒，其中EZP系列填补国内空⽩，领跑国内发展。
2015年11⽉12⽇，独⼭⼦⽯化公司成功⽣产⾼标号茂⾦属聚⼄烯EZP2010HA产品，⽬前已先后⽣产1.5万吨。
2017年7⽉，公司⼜成功试产出HPR1018HA、HPR3518CB、EZP2005HH三种新产品，具备37吨/⼩时⽣产能⼒。
7⽉20⽇，HPR3518CB产品在华南⽚区已经完成缠绕膜加⼯应⽤试验，⽤户认为薄膜制品晶点、拉伸强度和产品加⼯性能与埃克森产品相当。
另，重包膜HPR1018HA具有较⼤的市场需求。
（图为：独⼭⼦⽯化HPR1018HA）茂⾦属线型低密度聚⼄烯（m-LLDPE）特点有：窄分⼦量分布、组分的均⼀性和⾮常低的催化剂残留和可抽提物，相⽐常规LLDPE具有更好的⼒学和光学性能，如韧性、拉伸强度、冲击强度和耐刺穿性等⽅⾯都有很⼤提⾼。
与普通的聚⼄烯相⽐，茂⾦属聚⼄烯具有很好的透明性、很⾼的光泽度、雾度会降低、更好的质感、延展性。
在产品性能上，⾼强度茂⾦属聚⼄烯拉伸断裂强度、拉伸屈服强度等⽐传统LLDPE⾼80%以上。
随着催化剂及⼯艺技术的进步，茂⾦属中密度、⾼密度聚⼄烯在中空、滚塑、注塑和管道领域的应⽤近年出现逐步上升的趋势。
⽬前，国内PE-mLLD市场主要由国外公司⼏家⼤型化⼯企业供应。
主要包括ExxonMobile公司、Dow化学、⽇本三井公司、Borealis公司、Chevron Phillips公司、Total⽯化公司等，其中埃克森美孚和陶⽒是最⼤的供应商。
茂金属催化剂研究进展刘 辉，王 芳，李 磊，黄 河，杨玮婧，梁晓宇国家能源集团宁夏煤业煤炭化学工业技术研究院Ὃ宁夏银川750411Ὀ摘要：随着聚烯烃行业的快速发展，茂金属催化剂成为众多学者研究的热点。
该文主要总结了近几年来茂金属催化剂的发展趋势、聚合机理及其结构与催化特性关系，最后归纳了金属茂的几种制备方法，为茂金属催化剂的研究推波助澜。
关键词：茂金属催化剂；聚合机理；结构特性中图分类号：TQ 264Research Progress of Metallocene CatalystsLIU Hui, WANG Fang, LI Lei, HUANG He, YANG Wei-jing, LIANG Xiao-yu（National Energy Group Ningxia Coal Industry Co., Ltd. Coal Chemical Industry Technology Research Institute,Yinchuan 750411, Ningxia, China ）Abstract: With the rapid development of polyolefi n industry, metallocene catalysts have also become the focus of many scholars.In this paper, the development trend of metallocene catalysts in recent years, the polymerization mechanism and relationship between catalyst structure and catalytic properties.Finally, several preparation methods of metallocene were summarized,boosting the Research of metallocene catalysts.Key words: metallocene catalyst; polymerization mechanism; structural characteristics 作者简介：刘辉，硕士，从事茂金属催化剂合成工作。
茂金属聚丙烯国内外技术进展及应用概述茂金属聚丙烯（metallocene polypropylene，MPP）是一种新型的聚烯烃材料，属于聚丙烯的茂金属催化剂聚合物。
由于其特殊的材料结构和性能，被广泛应用于塑料制品、塑料包装、汽车零部件和医疗器械等领域。
本文将综述茂金属聚丙烯在国内外的技术进展及应用。
技术进展1. 茂金属催化剂茂金属催化剂是茂金属聚合物的核心组成部分，其独特的结构决定了MPP的物理和化学性质。
茂金属催化剂主要包括单苯基茂铁（CpTiCl3）和环戊二烯基铷（Cp2Rb）等。
近年来，随着催化剂的不断研究和改进，可生产出高分子量、分子分布较窄的MPP。
2. 制备工艺MPP的制备工艺包括常规的均相催化和异相催化两种方法。
常规的均相催化采用以氢气为还原剂的异丙醇还原法或采用固相界面配合物法，而异相催化则采用溶剂脱除法或注塑法。
其中，异相催化法更为简单、经济，且能够生产出高质量的MPP。
3. 物理性质MPP具有优异的物理性质，如密度、熔点、刚度和强度等方面均优于普通聚丙烯。
其中，MPP的密度和强度可以通过催化剂的选择和反应条件的调节进行调控。
在温度和压力条件下，MPP可以形成晶体结构，同时具有较高的临界偏析浓度和膨胀系数。
4. 化学性质MPP的化学性质也具有一定优势，如类金属表面活性、可防止氧化变性等。
此外，MPP 也具有较好的耐腐蚀性和耐氧化性，不易被溶剂和酸碱溶解，并且可以抗紫外线照射。
应用领域1. 塑料制品MPP的耐高温性能和力学性能使其成为塑料制品的理想选择。
例如，MPP可以用于制作高强度的食品容器和化石燃料运输管道等。
2. 塑料包装MPP的高光泽、高透明度和耐磨损性能使其成为高档塑料包装的常见材料。
例如，MPP 袋可以用于高档礼品包装和珠宝首饰包装等。
3. 汽车零部件MPP的力学性能和加工性能使其成为汽车行业中的关键材料。
例如，MPP可以用于生产车身、内饰和汽车配件等。
4. 医疗器械MPP具有优异的物理和化学性质，使其成为医疗器械的理想材料。
茂金属催化剂的发展及在工业中的应用摘要：本文综述了国内外茂金属聚乙烯（mPE）市场供需状况，重点分析了mPE 生产工艺、催化剂研究进展，以及我国 mPE 工业化生产现状。
关键字：茂金属、mPE、a-烯烃茂金属聚乙烯（mPE）是在茂金属催化体系下，由乙烯和α-烯烃共聚合的产物，它不仅是最早实现工业化生产的茂金属聚烯烃，而且是目前产量最高、应用进展最快、研发最活跃的茂金属聚合物。
由于采用单活性中心的茂金属催化剂，mPE 具有刚性与透明性好、热封强度高、耐应力开裂性优、减重明显等优势，现已广泛应用于诸多领域。
根据我国石化行业高端化发展趋势，mPE 市场需求旺盛，其制备工艺已成为研究热点[1]。
一、茂金属催化剂的结构及原理1、主催化剂结构茂金属催化剂体系由主催化剂和助催化剂组成。
其中：主催化剂为钛、锆、铪等过渡金属与戊二烯及其衍生物（茚、芴、蒽等）形成的配位化合物，根据结构和组成不同，分为单茂、双茂、双核、正离子等。
图１茂金属化合物结构2、主催化剂的特性助催化剂以烷基铝氧烷为主，应用最广的是甲基铝氧烷（MAO），乙基铝氧烷、异丁基铝氧烷和叔丁基铝氧烷也有应用，但是，后三者活性均低于前者，此外硼化物也可作为助催化剂使用。
因复合助催化剂较单一，助催化剂具有催化活性高、产品性能优、生产成本低等特点，近年来备受关注。
采用烷基铝和MAO制备的复合助催化剂应用于茂金属催化体系中，可有效提高催化剂的共聚活性。
3、茂金属催化剂的负载原理虽然均相茂金属催化剂具有活性高、产物相对分子质量分布窄、产品均一等优点，但在聚合过程中，仍存在催化剂不易分离，聚合物形态难以控制，催化剂与聚合物黏釜等问题。
因此，需要对茂金属催化剂进行负载化处理。
茂金属催化剂负载化是利用物理或化学方法，将茂金属催化剂负载于无机、有机、有机无机杂化高聚物等载体上。
因载体的使用，茂金属催化剂的催化活性和选择性均得到改善。
对茂锆化合物负载于MgCl2载体机理研究表明：MgCl2 先与茂金属催化剂作用，形成金属—O—Si；然后再与MAO作用，使金属—O—Si 断裂，最终形成负载型茂金属催化剂[2]。
收稿日期：２００５－０５－２１作者简介：徐兆瑜（１９３５－），男，湖南益阳人，高级工程师，已发表论文百余篇，现从事化学及化工领域内的信息调研工作。
茂金属催化体系于２０世纪５０年代开始用于烯烃聚合，采用的助催化剂是烷基铝，催化效率低，当时并没有引起足够重视，直到１９８０年德国汉堡大学教授Ｋａｍｉｎｓｋｙ发现茂二氯化锆（Ｃｐ２ＺｒＣｌ２）和甲基铝氧烷组成的催化剂，用于乙烯聚合的均相催化体系，显示出超高活性，同时观察到采用非均相固体催化剂未曾获得的许多聚合特性，从而在世界范围内引起了极大关注，并迅速形成了茂金属聚合物研究热潮［１￣２］。
到２０世纪８０年代，茂金属催化体系的开发和应用取得了突破性进展，继而在１９９１年，Ｅｘｘｏｎ公司首先采用茂金属催化剂在１．５万ｔ／ａ工业化装置上成功地生产了茂金属线型低密度聚乙烯（ｍＬＬＤＰＥ），标志着茂金属催化剂已正式进入工业化阶段。
茂金属催化剂的开发和应用是聚烯烃生产中一次重大革新，它使聚烯烃分子结构、性能、品质和应用领域均发生了显著变化，涌现出了许多新型材料。
目前茂金属催化烯烃聚合成了高分子合成研究中的热点课题［３］。
高分子材料是国民经济的支柱产业之一，而其中占高分子材料１／３以上的聚烯烃材料又是合成材料中最重要的一类。
所以茂金属催化体系的开发、应用和革新必将对２１世纪聚烯烃工业产生极大影响［４］。
１ 茂金属催化剂的主要特性１．１ 茂金属催化剂组成茂金属催化剂是由茂金属络合物和助催化剂组成的催化体系。
茂金属化合物是指过渡金属原子与茂环（环戊二烯或取代的环戊二烯负离子）配位形成的茂金属催化剂及烯烃高分子材料研究新进展徐兆瑜（安徽省化工研究院，安徽合肥 ２３００４１）摘 要：介绍茂金属催化剂的一般组成、主要特性及在烯烃聚合催化技术所具有的显著优势和近年研究取得的一些新进展。
详细叙述采用茂金属催化工艺技术合成的一些烯烃聚合物，如聚乙烯（ＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）、间规聚苯乙烯（ｓＰＳ）、茂金属环烯烃、茂金属乙丙橡胶、茂金属乙烯－辛烯共聚物等。
茂金属的研究进展一茂金属催化剂及茂金属的定义烯烃聚合用茂金属催化剂通常指由茂金属化合物作为主催化剂和一个路易斯酸作为助催化剂所组成的催化体系，其催化聚合机理现已基本认同为茂金属与助催化剂相互作用形成阳离子型催化活性中心。
茂金属(metallocene)化合物一般指由过渡金属元素（如 IV B 族元素钛、锆、铪）或稀土金属元素和至少一个环戊二烯或环戊二烯衍生物作为配体组成的一类有机金属配合物。
即环戊二烯或环戊二烯衍生物以平面共轭π键的形式与金属或金属卤化物成键所成的化合物，由二茂铁（ferrocene）的定义引申而出。
现已知茂金属催化剂为单活性中心催化剂，后者还包括非环戊二烯型含有氮、磷、氧等元素的配体与过渡金属或后过渡金属（如钛、锆、铪、镍、钯、铁、钴等）组成的配合物。
二茂金属催化剂的发展状况茂金属催化剂的发现始于20世纪50年代初期，Miller和Pauson等在1951年首次发现茂金属——二茂铁，随后陆续制备了其他茂金属（茂铬、茂钛、茂锆和茂铪）用于乙烯聚合，但发展缓慢，一直未得到足够重视。
直到1980年Kaminsky和Sinn等用甲基铝氧烷（MAO）与Cp2ZrMe2（其中，Cp代表环戊二烯，Me代表甲基，下同）组成催化剂体系用于乙烯聚合，发现该催化剂体系具有很高的活性，比当时活性最高的以MgCl2为载体的催化剂高几十倍。
MAO的发现和新的茂金属催化剂的合成使一批具有新型结构的聚合物（如等规聚丙烯，高间规度聚苯乙烯，长链支化、窄相对分子质量分布的聚乙烯等）应运而生。
经过40年的研究与发展，1991年，茂金属催化剂才真正开始工业化应用于烯烃聚合，由美国Exxon公司首次采用Exxpol茂金属催化剂技术和高压离子聚合工艺生产了商品名为Exact的茂金属线型低密度聚乙烯（mLLDPE）。
此后，国外大公司掀起了茂金属催化剂开发及应用的热潮。
目前，世界上有十几家大型石化公司可以工业化生产茂金属聚乙烯（mPE）。
茂金属催化剂的研究进展及发展趋势摘要：本文主要介绍了茂金属催化剂的一般组成、主要特性及在烯烃聚合催化技术、茂金属催化剂的负载化所具有的显著优势，并论述了茂金属催化剂的市场前景和发展趋势。
详细叙述采用茂金属催化工艺技术合成的一些烯烃聚合物，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、茂金属环烯烃、茂金属乙丙橡胶等。
这些茂金属聚合物与传统催化剂合成的聚合物相比，具有更优良的特性和更广阔的应用范围。
关键词：茂金属、催化剂、聚烯烃、应用、研究、发展趋势；前言：近几年出现了一种新型聚合催化剂，称为茂金属催化剂，应用此催化剂可以生产出具有新物理性能的塑料。
茂金属聚烯烃就是以茂金属配位化合物为催化剂，进行烯烃聚合反应所制的的聚合物。
茂金属聚合物加工性能好、强度高、刚性和透明性好，耐温，耐化学药品等方面的性能得到了显著的改善,许多用传统催化剂难以合成的材料，在采用茂金属催化技术后变得容易进行。
在烯烃聚合物合成中茂金属催化剂正在替代传统催化剂。
茂金属催化剂在全球增长非常迅速，具有广阔的应用和市场前景。
一、茂金属催化剂简介茂金属催化剂是由过渡金属锆(Zr)(也可是钛等)与两个环戊二烯基或环戊二烯取代基及两个氯原子(也可是甲基等)形成的有机金属络合物和助催化剂甲基铝氧烷(MAO,Methylalummoxane)组成的。
其中具有环戊二烯基的有机金属络合物亦称茂金属化合物(Metallocene),中文称环戊二烯。
金属催化剂一般由有机金属络合物、助催化剂、载体三个组分组成。
在溶液聚合中不需要载体，有机金属络合物是由过渡金属与各种有机物取代基相结合构成的，其占催化剂的质量分数为1%-2%。
助催化剂通常为铝氧化物和氟化有机硼酸盐混合物，具有强化过渡金属系统的作用，与有机金属络合物相比，常常被过量应用。
茂金属催化剂的活性是齐格勒一纳塔型催化剂的2-5倍。
现在很多茂金属催化剂被深人研究和充分利用。
具有一个以金属为中心的催化剂不同于具有多个中心的传统催化剂(如齐格勒一纳塔催化剂、铬催化剂、钒催化剂)，茂金属催化剂的金属催化活性中心处于闭合的空间中，到达其单体的同结构的聚合物。
我国茂金属聚烯烃产业化路在何方?□仇国贤茂金属催化剂以其单点“活化”为特征，开辟了精密控制聚合物结构.相对分子质量及其分布.支化含量与分布的新时代。
采用茂金属催化剂开发的各类茂金属聚烯烃专用树脂成为近年来的开发热点，需求快速增长。
随着“十四五”规划的开启，拉开7我国茂金属聚烯烃产业全面攻坚，抢占技术和产发展“制高点’’的大幕3未来我国茂金属产业化的发展路径在哪里？如何才能突破制约我国茂金属聚烯烃产业化的瓶颈？全球茂金属催化剂掀起开发热潮茂金属催化剂的发现始于20世纪50年代初期，直到1980 年技术上才实现突破性进展，MAO的发现和新的茂金属催 化剂的合成使一批具有新型结构的聚合物（如等规聚丙烯，高间规度聚苯乙烯，长链支化、窄相对分子质量分布的聚乙 烯等）应运而生。
经过40年的研究与发展，1991年，茂金属 催化剂才真正开始工业化应用于烯烃聚合，由美国埃克森 美孚公司首次采用E x x p o l茂金属催化剂技术和高压离子 聚合工艺生产了商品名为E x a c t的茂金属线型低密度聚乙烯 (mLLDPE)。
此后，国外大公司掀起了茂金属催化剂开发 及应用的热潮。
目前，“世界上有十几家大型石化公司可以工业化生产 茂金属聚乙烯（m P E)。
美国埃克森美孚公司于1993年成功 开发了在流化床中用茂金属催化剂生产超强薄膜级聚乙烯的 工艺；美国陶氏化学公司利用限制几何构型催化剂开发了商 品名为Affinity和Elite的产品；1996年，埃克森美孚公司和 美国联碳公司宣布成立合资公司——美国Univation公司，负责双方有关m P E产品开发和转让及其他业务，英国B P公 司则成功地在同一装置上采用茂金属催化剂生产高密度聚 乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙稀、超低密度聚乙烯以 及极低密度聚乙烯等产品；1995年，日本三井化学集团开始 工业化生产商品名为Evolue的液相mPE。
”西北师范大学王 平芳教授介绍说。
