后过渡金属二亚胺镍系催化剂用于乙烯聚合的研究

论文摘要

聚乙烯是世界通用合成树脂中产量最大的品种,在塑料工业中占有举足轻重的地位。在生产聚乙烯的诸多催化剂中,后过渡金属烯烃聚合催化剂是近年来受到广泛关注的一类新型催化剂,是配位催化研究的热点之一。这类催化剂具有高催化活性、单活性中心和良好的分子剪裁性,可以在分子层次上实现烯烃聚合的分子设计与组装,成为当今聚乙烯工业催化剂的主要发展趋势。本课题主要研究了一系列带有α,α’-二亚胺结构的镍系烯烃聚合催化剂用于乙烯聚合的一些特性及聚合条件对其催化性能的影响。其中特别考察了应用烷基铝助催化剂对于这一类催化剂催化活性的影响。在本课题的研究中共合成了五种不同的镍系后过渡金属催化剂,并通过核磁共振、元素分析和红外光谱等分析手段对其相应的配体结构进行表征,确认其结构。在催化剂合成之后,分别将一氯二乙基铝、三甲基铝、三乙基铝、三异丁基铝和三正己基铝五种烷基铝助催化剂应用于五种催化剂的反应体系当中,进行乙烯常压聚合评价。结果表明:催化剂空间结构对催化体系的活性和所得产物的相对分子质量有着重要的影响;聚合反应温度为一定值时,催化剂表现出最佳性能,其中催化剂a’、d’和e’的最佳反应温度为0℃,b’和c’的最佳反应温度为15℃,且随聚合反应温度的增加,聚合产物的相对分子质量降低,齐聚产物中α-烯烃所占的比重降低;在五种烷基铝助催化剂中,一氯二乙基铝对于五种催化剂的助催化作用最明显,三正己基铝次之;随Al/Ni摩尔比的增加,催化剂的活性增加,但当Al/Ni摩尔比大于一定值时,催化剂活性反而会下降。从整体看五种催化剂的Al/Ni摩尔比在1000附近时,催化剂表现出最佳活性,其中活性最高的催化剂c’在Al/Ni摩尔比为1000时的催化活性为1.85×106g/（molcat·h）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 引言
• 1.1 聚烯烃材料简述
• 1.2 国内外聚烯烃工业的现状及发展趋势
• 1.2.1 世界聚烯烃工业的现状及发展趋势
• 1.2.2 我国聚烯烃工业的现状及发展建议
• 1.3 聚烯烃催化剂的发展
• 1.3.1 Ziegler-Natta 催化剂
• 1.3.2 茂金属催化剂
• 1.3.3 非茂金属烯烃聚合催化剂
• 1.3.4 后过渡金属催化剂
• 1.4 本课题研究的目的及意义
• 第二章 试验部分
• 2.1 试验原料和仪器
• 2.1.1 试验原料
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 工艺流程图
• 2.1.4 聚合反应装置图
• 2.2 催化剂的制备
• 2（DME）的制备'>2.2.1 配合物NiBr₂（DME）的制备
• 2.2.2 配体的合成
• 2.2.3 催化剂的合成
• 2.3 乙烯聚合反应
• 2.3.1 主催化剂的配制
• 2.3.2 乙烯常压聚合反应
• 2.3.3 催化剂活性计算
• 2.4 分析与测试
• 2.4.1 催化剂配体结构的分析与表征
• 2.4.2 聚合产物的GPC 分析
• 2.4.3 齐聚产物的气相色谱分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 配体结构对催化性能的影响
• 3.2 聚合温度对催化性能的影响
• 3.2.1 反应温度对催化剂活性的影响
• 3.2.2 反应温度对聚合产物相对分子质量的影响
• 3.2.3 反应温度对齐聚产物选择性的影响
• 3.3 助催化剂对催化性能的影响
• 3.3.1 不同的助催化剂对催化剂活性的影响
• 3.3.2 Al/Ni 摩尔比对催化剂活性的影响
• 3.4 催化剂的聚合反应动力学
• 3.5 催化剂配体及聚合产物的表征
• 3.5.1 配体的表征
• 3.5.2 聚合物的 GPC 表征
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要