備受矚目的茂金屬催化劑都有哪些特點(diǎn)

      現(xiàn)代金屬有機(jī)化學(xué)最大的挑戰(zhàn)之一就是其在新技術(shù)和新材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。出于這個(gè)目的，許多類型的配合物被人們合成、修飾，然后應(yīng)用于新的催化過程中，而茂金屬配合物無非是這方面最熱門領(lǐng)域之一。催化烯烴聚合領(lǐng)域是在二十世紀(jì)五十年代由Ziegler–Natta和Phillips催化劑建立起來的，茂金屬催化劑的出現(xiàn)在過去二三十年間引發(fā)了催化烯烴聚合領(lǐng)域的復(fù)興。

     茂金屬催化劑之所以受到廣大科學(xué)家們的青睞是由于其在烯烴聚合方面的獨(dú)特性能，今天我們就來看看茂金屬催化劑都有哪些特性。

催化活性較高

     茂金屬催化劑為均相（homogeneous）催化劑，其活性中心的每一個(gè)分子都溶解在溶劑中，所以其活性較高。其活性能達(dá)到傳統(tǒng)Ziegler–Natta和 Phillips催化劑活性的成百乃至上千倍。例如在70℃下，含1克鋯的雙芴基鋯配合物(C13H8-C2H4-C13H8)ZrCl2在助催化劑的活化下能生產(chǎn)3×10^5kg聚乙烯，如此高的催化活性可使工業(yè)生產(chǎn)中所用催化劑的量大大減少，如此少的催化劑的灰分是允許殘留在聚烯烴產(chǎn)品之中的。

單一活性中心

     茂金屬催化劑屬于均相（homogeneous）催化劑，又叫單點(diǎn)（single site）催化劑，具有單一的催化活性中心。作為烯烴催化劑，由于其催化活性中心處于受限制的配位環(huán)境中，只允許單體配位到催化劑的活性位點(diǎn)上，因此能精密控制聚合物的分子量、分子量分布、共聚單體的含量及其聚合物片段的序列在主聚合物鏈上的分布等等。由茂金屬催化劑催化生產(chǎn)的聚合物的分子量分布（Mw/Mn≈2）比多中心催化劑制得的聚合物分子量分布（ Mw/Mn=3～8）窄。而且共聚單體在聚合物主鏈中的分布也比較均勻，長(zhǎng)支鏈和短支鏈在主聚合物鏈中呈規(guī)則分布，這些參數(shù)決定了新的聚合物材料具有新的應(yīng)用（如mLLDPE），進(jìn)而拓展市場(chǎng)前景。

可有效調(diào)控聚合物的微觀結(jié)構(gòu)

     通過對(duì)含環(huán)戊二烯基（Cp）配體的電子效應(yīng)和空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，可以設(shè)計(jì)合成出很多不同結(jié)構(gòu)類型的茂金屬配合物。這種修飾作用可以大大改變催化劑的催化活性，同時(shí)還可以影響生成的聚合物的一些性能參數(shù)，如：分子量，共單體含量。不僅如此，具有一些對(duì)稱因素的茂金屬催化劑還可以實(shí)現(xiàn)其對(duì)烯烴聚合反應(yīng)的立體選擇性控制，對(duì)潛手性烯烴聚合生成具有一定立體選擇性的聚烯烴材料，如：全同立構(gòu)聚丙烯，間同立構(gòu)聚丙烯，無規(guī)立構(gòu)聚丙烯，半等規(guī)聚丙烯，立構(gòu)嵌段聚丙烯，間規(guī)聚苯乙烯等。制得的特定立體規(guī)整度的聚烯烴可表現(xiàn)出獨(dú)特的性能，從而可以適應(yīng)各種用途。所以，通過控制聚合條件和修飾催化劑的分子結(jié)構(gòu)，可以很容易地獲得具有適合各種市場(chǎng)需求的聚合物。

優(yōu)異的共聚性能

     茂金屬催化劑可以催化乙烯與許多共聚單體發(fā)生共聚，至今已經(jīng)被報(bào)道的共單體多達(dá)50種以上。另有研究發(fā)現(xiàn)，可以發(fā)生共聚的單體除了常見的α-烯烴、降冰片烯、苯乙烯之外，還可以是共軛雙烯烴以及極性單體。所以茂金屬催化劑能夠生產(chǎn)多種新型聚烯烴產(chǎn)品，這樣種類繁多的品種并且擁有優(yōu)良的性能，就可以廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。

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