N-酰化咪唑啉-2-亚胺镍催化剂的合成及研究

为了提高镍金属催化剂的催化性能,合成了咪唑啉2-亚胺配体双配位的N-酰化咪唑啉镍配合物Ni1和Ni2。并通过核磁及单晶X-射线衍射表征了镍配合物的结构。添加4当量的B(C_6F_5)_3为助催化剂时,配合物Ni2催化乙烯齐聚活性高达2.9×10~6 g/(mol·h)。该体系配合物同样有效催化降冰片烯均聚,聚合活性随B(C_6F_5)_3添加量的增加而增加,当B∶Ni比为10时Ni2的催化活性高达2.59×10~6 g/(mol·h)。该体系催化剂对乙烯齐聚和降冰片烯均聚均表现出良好的聚合性能,这为高效烯烃聚合领域,新型配体结构设计提供了良好的参考价值。     

苯胺基苯甲酸甲酯镍催化剂的合成及其催化烯烃聚合的研究

制备了新型的苯胺基苯甲酸甲酯中性镍催化剂(C1),结合核磁氢谱、元素分析、X-射线单晶衍射对配体及配合物结构进行表征,同时在改性甲基铝氧烷(MMAO)、三(五氟苯基)硼烷(B(C6F5)3)、双(1,5-环辛二烯)镍(Ni(COD)2)等不同助催化剂作用下,研究了配合物C1对乙烯和降冰片烯的均聚。聚合结果表明,C1在MMAO、Ni(COD)2助催化剂作用下,可催化乙烯聚合;以MMAO作为助催化剂时,C1可催化得到高分子量的聚降冰片烯(Mn=5.46×105g/mol),所得聚降冰片烯的分子量分布均较窄,多分散指数(PDI)最小可达到1.04,而且在一定Al/Ni摩尔比范围内(500~1 500),C1的聚合活性均随Al/Ni摩尔比的增加呈轻微递增趋势。     

N-酰化咪唑啉-2-亚胺镍催化剂制备环烯烃共聚物

在助催化剂二氯乙基铝(EtAlCl_2)活化作用下,以N-酰化咪唑啉-2-亚胺镍配合物有效催化了降冰片烯/1-己烯共聚,制备出含1-己烯柔性支链的聚(降冰片烯/1-己烯)环烯烃共聚物,研究了助催化剂用量、反应温度及1-己烯反应单体用量对催化剂催化活性及所得聚合物结构和性质的影响。结果表明,N-酰化咪唑啉-2-亚胺镍配合物不仅可高活性催化降冰片烯/1-己烯共聚[催化活性最高达3.88×10~5 g/(mol·h)],且即使在120℃下仍可有效催化合成出高1-己烯含量的环烯烃共聚物,热稳定性良好;同时,随着EtAlCl_2用量和1-己烯反应单体用量增加,聚合物中1-己烯单体插入率逐渐增大,最高可达7.11% (物质的量分数),但配合物催化活性、聚合物数均分子量及玻璃化转变温度呈下降趋势;另外,升高聚合温度有助于提高催化活性及1-己烯单体插入率,但易导致聚合物分子量减小。由此可见,在该催化体系下通过调整EtAlCl_2用量,反应温度及1-己烯反应单体用量,即可实现对环烯烃共聚物的结构性能进行有效调控。     

降冰片烯与丙烯共聚合的研究进展

继高活性茂金属催化体系成功开发以降冰片烯和乙烯共聚物为代表的高性能环烯烃共聚物以来, 降冰片烯与其他α-烯烃如丙烯的共聚物研究也备受学术界和工业界的重视。本文介绍了降冰片烯与丙烯共聚合的催化剂和聚合机理等方面的最新研究进展, 包括各种不同结构的茂金属催化剂催化降冰片烯与丙烯共聚合的特点及其共聚物的结构分析。C₂-对称和C_s-对称的茂金属催化剂催化降冰片烯与丙烯共聚合时链转移反应较多, 以致催化活性较低, 所得的聚合产物分子量偏低。采用限定几何构型茂金属柄型-二甲基亚甲硅基(芴基)(氨基)二甲基钛催化剂进行降冰片烯与丙烯共聚合时, 催化活性可高达10⁷ g polymer·(mol cat·h)^-1, 所得共聚物的相对分子质量超过20万, 降冰片烯含量可达70%(mol)且玻璃化转变温度高。     

双(咪唑啉-2-亚胺)吡啶铁、镍配合物引发的烯烃聚合行为

研究了含双(咪唑啉-2-亚胺)吡啶配体的铁、镍配合物在不同温度、不同助催化剂下对烯烃聚合行为的研究。铁配合物经改性甲基铝氧烷(MMAO)的活化对乙烯聚合具有良好的活性,并于60℃达到最高活性为1.68×10~6g PE/mol/h,且在较高的温度下活性并未衰减,所得聚乙烯的数均分子量可高达22万。镍配合物分别在助催化剂MMAO和甲基铝氧烷(MAO)的作用下对降冰片烯均表现出很高的活性,MAO体系的活性最高达7.65×10~7g/mol/h,产物的数均分子量达到50万;MMAO体系的活性虽然比MAO体系低(1.464×10~7g/mol/h),但产物的数均分子量最高可达150万。     

纳米SiO_2负载镍催化剂催化环烯烃聚合北大核心

利用硅烷偶联剂将乙酰丙酮二氯化镍连结在纳米SiO_2表面,制备了纳米SiO_2负载的镍催化剂,并以三五氟苯基硼为助催化剂,催化降冰片烯的加成聚合,原位制备了纳米SiO_2杂化的聚降冰片烯,观察了杂化材料的形貌及纳米SiO_2的分布情况,并研究了其力学性能。结果表明:通过改变聚合温度、n(B)∶n(Ni)、催化剂与降冰片烯投料比等,可以实现对聚合活性以及所得聚合物性能的调控;当聚合温度为60℃,n(B)∶n(Ni)为20时,聚合活性最高可达0.36 kg/(mmol·h);当降冰片烯与催化剂的摩尔比为2 000∶1时,所制纳米SiO_2杂化的聚降冰片烯力学性能最佳。     

纳米SiO_2负载镍催化剂催化环烯烃聚合

利用硅烷偶联剂将乙酰丙酮二氯化镍连结在纳米SiO_2表面,制备了纳米SiO_2负载的镍催化剂,并以三五氟苯基硼为助催化剂,催化降冰片烯的加成聚合,原位制备了纳米SiO_2杂化的聚降冰片烯,观察了杂化材料的形貌及纳米SiO_2的分布情况,并研究了其力学性能。结果表明:通过改变聚合温度、n(B)∶n(Ni)、催化剂与降冰片烯投料比等,可以实现对聚合活性以及所得聚合物性能的调控;当聚合温度为60℃,n(B)∶n(Ni)为20时,聚合活性最高可达0.36 kg/(mmol·h);当降冰片烯与催化剂的摩尔比为2 000∶1时,所制纳米SiO_2杂化的聚降冰片烯力学性能最佳。     

双β-二酮钛系烯烃聚合催化剂的合成、表征及其催化乙烯聚合

合成了一种新型β-二酮钛配合物[(acac)₂Ti(C₆H₆)₂(3a)、(acac)₂Ti(C₆H₅OCH₃)₂(3b)、(acac)₂Ti(C₆H₅CF₃)₂(3c)],采用¹H NMR、¹³C NMR、元素分析等方法进行表征。用配合物作催化剂,以甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂催化乙烯聚合,研究了聚合条件(如Al/Ti摩尔比、聚合温度和催化剂结构)对催化活性的影响。其中3a对乙烯聚合活性达6.26×10⁵ g·mol^-1·h^-1,聚合物最大的重均分子量M_w为13.47 kg·mol^-1,分子量分布PDI为2.0。     

吡啶脒基镍配合物/MAO催化降冰片烯聚合研究

吡啶脒基镍配合物在助催化剂甲基铝氧烷(MAO)作用下催化降冰片烯聚合。考察了催化剂结构中电子效应与位阻效应对聚合反应的影响,研究表明具有吸电子取代基的催化剂能提高催化活性,而吡啶环邻位上引入甲基取代则能同时提高催化活性和聚降冰片烯的分子量。所制备的聚降冰片烯的分子量分布受聚合温度影响,总体呈现分子量分布随温度升高而增大的趋势。聚合物的红外和核磁分析表明,聚合反应机理为乙烯基加成聚合方式。     

苯胺基肟类钯催化剂的合成及其催化烯烃聚合的研究

本文通过一步法制备了新型的苯胺基肟类中性钯催化剂,并通过核磁氢谱、核磁碳谱、元素分析对相应的配体和催化剂结构进行了测试表征,结果表明,成功制备了所设计的配体以及相应催化剂。进一步研究了钯催化剂对催化降冰片烯单体的均聚合行为,结果表明,钯催化剂在助催化剂dMMAO作用下,可高活性催化降冰片烯单体的均聚合,活性高达540 kg/(mol Pd·h);同时发现,该催化剂的热稳定性好,可以在80℃以较高活性催化降冰片烯单体均聚合。     

POSS改性负载型Ziegler-Natta催化剂及其乙烯/1-己烯共聚反应

采用具有开放型骨架结构的大孔SiO₂（Macro-SiO₂）与MgCl₂形成复合载体,同时引入聚倍半硅氧烷（POSS）形成具有空间分隔作用的POSS/MgCl₂纳米团聚体,负载TiCl₄后制备得到改性Ziegler-Natta催化剂。采用红外分析、热重分析、CO低温吸附红外、扫描电镜、粒径分析等手段对POSS改性前后催化剂的结构进行表征,发现POSS的引入能诱导MgCl₂形成更多Mg_4c²⁺缺陷位点,并促进了Lewis酸性位点的形成,有利于TiCl₄有效活性中心的负载。乙烯/1-己烯共聚结果表明,POSS改性催化剂活性较高,最高可达1.03×10⁶ g?（mol?h）^-1,同时具有更高的共聚能力,共聚产物中共聚单体摩尔分数可达3.79%,且聚合产物具有较窄的分子量分布（MWD=3~6）。     

双吡唑亚胺镍/甲基铝氧烷(MAO)催化苯乙烯聚合研究

研究了两个双吡唑亚胺镍配合物:双-N-(苯基-1-3,5-二甲基吡唑基亚甲基)苯基亚胺二溴化镍(配合物1)和双-4-甲氧基-N-(苯基-1-3,5-二甲基吡唑基亚甲基)苯基亚胺二溴化镍(配合物2)在甲基铝氧烷(MAO)的助催化作用下对苯乙烯聚合的催化性能。考察了各种聚合条件如温度、Al/Ni摩尔比、单体浓度和反应时间对苯乙烯聚合的催化活性、单体转化率、聚苯乙烯分子量及分子量分布的影响。研究结果表明:1/MAO和2/MAO两个催化体系对苯乙烯聚合具有较高的催化活性,在0.73×10~5~8.18×10~5g PS/(mol Ni·h)之间;所得聚苯乙烯(PS)的重均分子量在6.76×10~3~12.97×10~3g/mol范围内,分子量分布在2.0左右。通过IR、~1H NMR和~(13)C NMR分析表明,所得的聚合物为无规聚苯乙烯。     

用于烯烃均聚和共聚的新型催化剂 VO(P204)2/Et3Al2Cl3

研究了VO(P204)2配合物与Et3Al2Cl3,组成的催化剂作用下的乙烯均聚和乙烯／丙烯共聚。VO(P204)2催化剂聚合乙烯的活性及其活性中心的寿命均高于VOCl3催化剂,并具有良好的氢调敏感性,既可使乙烯、丙烯进行无规共聚,又可使乙烯、丙烯和乙叉降冰片烯进行三元共聚。     

大位阻基团α-二亚胺镍配合物催化烯烃聚合研究进展

本文综述了大位阻基团α-二亚胺镍催化剂催化乙烯、降冰片烯聚合、极性单体共聚及负载大位阻基团α-二亚胺镍催化剂催化乙烯聚合近十年研究进展,分析大位阻基团α-二亚胺镍催化剂芳烷取代基立体结构催化烯烃聚合活性及聚烯烃材料性能的关系。     

α-二亚胺镍催化剂催化乙烯溶液聚合的性能北大核心

合成了4种不同结构的配体及6种α-二亚胺镍金属配合物,并表征了配体及配合物的结构。结果表明:所合成的配合物显示出较高的活性和优异的热稳定性;以甲基铝氧烷为助催化剂,甲苯为溶剂,聚合温度为100℃时,配合物Ni3的活性可达3.45×10~6 g/(mol·h);配体结构对催化剂活性和所得聚合物的结构具有较大的影响;用配合物Ni1制备的聚合物的重均分子量为1.8×10~4;采用具有较大位阻的配合物Ni3可得到更高相对分子质量的聚合物。     

超支化镍系催化剂构效关系及催化乙烯齐聚机理

采用1.0G超支化大分子（1.0G）、3-取代水杨醛和NiCl₂·6H₂O为原料，依次经席夫碱反应和络合反应合成了3种新型具有不同取代基位阻的超支化水杨醛亚胺配体及其镍系催化剂，利用红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）、紫外光谱（UV-vis）、电喷雾质谱（ESI-MS）及电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等方法对合成出产物的结构进行表征。考察了配体空间位阻、溶剂种类、助催化剂种类及反应条件对催化乙烯齐聚性能的影响。研究结果表明，配体空间位阻对催化乙烯齐聚性能有较大的影响，当以甲苯为溶剂、甲基铝氧烷（MAO）为助催化剂，在最佳反应条件下，超支化邻苯基水杨醛亚胺镍系催化剂催化乙烯齐聚的活性为2.81×10⁵g/(mol Ni·h)，对高碳烯烃（C₁₀₊）的选择性为34.28%。此外，在超支化水杨醛亚胺镍系催化剂催化性能评价的基础上，对其催化乙烯齐聚的机理进行研究。     

含［N,O］配体的镍配合物/烷基铝催化甲基丙烯酸甲酯的聚合

制备了两种镍配合物二［N-(2-氧基-1-萘甲醛)缩-2,6-二异丙基苯胺］合镍［Ni(L₁)₂］和二［N-(2-氧基-1-萘甲醛)缩-邻甲基苯胺］合镍［Ni(L₂)₂］。研究了它们以普通烷基铝为助催化剂催化甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合。结果表明,镍配合物的结构、聚合条件如单体浓度、Al与Ni物质的量比、聚合温度和聚合时间等对甲基丙烯酸甲酯聚合反应活性有很大的影响，当甲基丙烯酸甲酯浓度为0.8 mol·L^-1、n(Al)∶n(Ni)=400、温度为0 ℃时,催化活性达到110.7 kg-PMMA·(mol-Ni·h)^-1。随着聚合时间的延长，催化活性下降，而转化率则随着聚合时间的延长而缓慢增加。     

用负载钛催化剂催化1-丁烯与乙烯基降冰片烯共聚合

以负载钛体系(TiCl4/MgCl2,简称Ti)为主催化剂,三异丁基铝(简称Al)为助催化剂,加氢汽油为溶剂,合成了1-丁烯/乙烯基降冰片烯共聚物,探讨了反应条件对聚合的影响,并用红外光谱、核磁共振氢谱和差示扫描量热法对共聚物结构和热性能进行了表征和测试.结果表明,聚合的最佳反应条件为乙烯基降冰片烯的投料摩尔分数7.6%、Ti/单体(摩尔比) 10-4、Al/Ti(摩尔比) 500、反应温度40 ℃和反应时间10 h;通过与聚1-丁烯的对比,证明共聚后体系中引入了双键和大体积取代基,共聚物中乙烯基降冰片烯链段的摩尔分数为1.98%.     

环烯烃开环易位聚合物的合成

采用MoCl₅为核心的齐格勒-纳塔催化剂合成降冰片烯-四环十二烯的开环易位聚合物,实现稳定的100%单体转化率,凝胶率0%。并采用Al₂O₃负载的Ru催化剂和SiO₂/Al₂O₃负载的Ni金属催化剂对相同的降冰片烯-四环十二烯开环易位聚合物进行非均相加氢,可实现100%的加氢率,且简单过滤即可将催化剂与聚合物溶液完全分离。两种加氢催化剂的产品具有不同的性质,Ni负载催化剂最佳反应条件：催化剂含量10%、反应温度190℃、初始氢气压力4 MPa、反应时间2 h,加氢产物的熔融指数76 g·min^-1,玻璃化转变温度126℃;Ru负载催化剂最佳反应条件：催化剂含量2%、反应温度180℃、初始氢气压力4 MPa、反应时间2 h,加氢产物的熔融指数10 g·min^-1,玻璃化转变温度131℃。     

Ni/γ-Al2O3催化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物加氢

以γ-Al₂O₃为原料、碳酸铵为沉淀剂,采用沉积-沉淀法制备了Ni/γ-Al₂O₃催化剂,将其应用于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物催化加氢。通过XRD、TEM、XPS、¹HNMR和DSC对催化剂和产物进行了表征。考察了载体种类、Ni理论负载量(以载体质量为基准,下同)、反应条件对SIS加氢反应的影响。结果表明,以γ-Al₂O₃为载体并负载10%的Ni为催化剂、环己烷为溶剂、反应温度为140℃、反应压力为1 MPa、反应时间3.0 h的条件下,催化剂具有最优活性,聚异戊二烯嵌段加氢度达到85%,副反应苯环的加氢度<10%。