茂金属催化α-烯烃聚合反应动力学
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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。
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。
浅谈茂金属催化剂在聚烯烃中的应用作者:梅丹丹高宇嵩付春生来源:《中国科技博览》2014年第01期[摘要]本文简要介绍了聚烯烃的种类以及应用,主要介绍了茂金属催化剂的组成,以及茂金属催化剂与传统催化剂相比的一些特点,阐述了茂金属催化剂在聚烯烃中的应用以及其快速发展趋势。
[关键字] 聚烯烃茂金属催化剂活性中图分类号:TQ325. 1 文献标识码:A 文章编号:前言:聚烯烃是一类综合性能优良、应用十分广泛的通用树脂,通常指乙烯、丙烯或高级烯烃的聚合物。
用茂金属催化体系生产出来的聚烯烃,不仅改善了聚烯烃制品的机械性能、热性能、透明性等综合性能,也极大地拓展了聚烯烃的应用范围,茂金属催化体系对聚烯烃领域产生着巨大的影响。
一、茂金属催化剂的特点茂金属催化剂通常由主催化剂和助催化剂组成,主催化剂和助催化剂相互作用,形成了在几何构形上受到限制的过渡金属作为单一的活性中心,其催化活性与主、助催化剂的种类、结构和用量有关。
茂金属催化剂与传统的Z-N催化剂相比,有如下这些特点:(1)高的催化活性,其催化活性可达107g聚合物/g金属(约109g聚合物/mol金属)较Z-N催化剂高出1~2个数量级。
(2)单一的活性中心,这种单中心催化剂催化烯烃聚合产生高度均一的分子结构和组分均匀的聚合物,而传统Z-N催化剂有多个活性中心,每个中心产生不同分子量和组分分布的聚合物。
因而由单中心催化剂制得的聚合物分子量分布(Mw/Mn)比多中心聚合物的分子量分布(Mw/Mn=3~8)窄。
(3)可以生产出分子结构满足应用要求的聚合物,通过改变茂金属催化剂的结构,例如:改变配体或取代基,由聚合条件可以控制聚合产物的各种参数:分子量、分子量和组成分布、共单体含量、侧链支化度、密度以及熔点和结晶度等,从而可以按照应用要求,“定制”产品的分子结构,精确控制产品的性质。
(4)可以制备具有特殊性能的新型聚烯烃树脂,如:具有优良透明度、耐辐射的间规聚丙烯,具有良好加工性能的长链支化线型低密度聚乙烯等,这些是传统Z-N催化剂所不能达到的。
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。
烯烃聚合茂金属催化剂研究进展徐婷婷;孙维;马立莉;霍宏亮;王紫东;解骢浩【摘要】介绍了茂金属催化剂用于烯烃聚合的基本原理,以及均相茂金属催化剂和均相固载化茂金属催化体系的构成特点和研究现状,分析了其优缺点.并指出用于烯烃齐聚反应的茂金属催化剂的研究方向.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2017(018)005【总页数】4页(P33-36)【关键词】烯烃;茂金属催化剂;聚合;固载化;烯烃齐聚反应【作者】徐婷婷;孙维;马立莉;霍宏亮;王紫东;解骢浩【作者单位】中国石油大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;杭州电化集团有限公司,杭州311228【正文语种】中文聚α-烯烃(PAO)是由α-烯烃聚合及氢化后得到的产物,因其具有良好的低温流动性及黏温性,是配制高档、专用润滑油较为理想的基础油。
PAO的聚合度和相对分子质量分布直接影响着基础油的性能。
而PAO合成使用的催化剂体系,是决定聚合物聚合度及相对分子质量分布的关键因素。
用于烯烃聚合制备PAO基础油的催化剂包括路易斯酸催化剂[1]、齐格勒-纳塔催化剂[2]、茂金属催化剂、离子液体催化剂等。
其中,茂金属催化剂作为新型烯烃催化剂的研究正在迅速发展。
作为一种新型的齐格勒-纳塔催化剂,茂金属催化剂活性极高,具有单一的活性位点,催化活性和共聚性能优异,因而其聚合产物相对分子质量较窄,物理性能理想,在烯烃聚合中展现出了很好的开发潜力和研究价值。
自20世纪80年代,茂金属对烯烃聚合显示出的超高活性引起了广泛关注,并引起学术界和工业领域对其催化性能和催化机理的研究热潮。
茂金属催化体系的反应机理主要包括活性中心形成、链增长、链转移和链终止[3]。
大量研究表明[4-5],茂金属催化体系中带正电的阳离子配合物,作为催化剂的活性中心起到关键性作用。
茂金属催化剂是一种用于合成烯烃聚合物的催化剂,它是由茂金属离子和配位体组成的催化剂体系。
茂金属离子通常是过渡金属离子,如铜、镍、钴等,配位体则是有机配体,如吡咯烷、咔唑等。
茂金属催化剂具有催化活性高、选择性好、反应条件温和等优点,因此在合成烯烃聚合物方面得到了广泛应用。
茂金属催化剂的催化机理主要包括两个步骤:首先,茂金属离子与烯烃发生配位作用形成过渡态,进而引发烯烃的加成反应;然后,过渡态分解,生成稳定的烯烃产物。
茂金属催化剂的选择性主要取决于配位体的结构和数量,以及催化剂的配位方式和负载量等因素。
烯烃聚合物是一种重要的高分子材料,广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料等领域。
茂金属催化剂的出现为烯烃聚合物的合成提供了新的思路和方法,同时也促进了材料科学和化学工程的发展。
聚烯烃茂金属催化剂
聚烯烃茂金属催化剂是一种由过渡金属元素和至少一个环戊二烯或其衍生物配体组成的茂金属配合物。
它通常与其他组分如助催化剂和载体一起使用,构成完整的茂金属催化剂体系。
这种催化剂具有单一的活性中心,能够得到立构规整且分子量分布较窄的聚合物。
茂金属催化剂在聚烯烃合成中表现出高活性和优异的催化共聚能力,可以催化大多数共聚单体与乙烯的共聚合,从而获得许多新型聚烯烃材料。
此外,通过修饰茂金属配体,可以有效地控制催化剂的催化行为,进而改善聚烯烃产品的分子量、分子量分布、微观结构、结晶度、强度和模量等指标参数。
然而,茂金属催化剂也存在一些挑战,如生产成本较高,以及需要进一步优化催化剂的性能和稳定性等。
尽管如此,由于其独特的催化性能和在合成高性能聚烯烃方面的潜力,茂金属催化剂仍然受到广泛的关注和研究。
请注意,以上信息仅供参考,建议咨询化学专家或查阅相关文献资料,以获取更准确和详细的信息。