茂金屬催化劑的特點(diǎn)及應(yīng)用

茂金屬催化劑的組成及特征茂金屬催化劑通常是由主催化劑和助催化劑組成。主催化劑由過渡金屬的環(huán)戊二烯(或其它配體)絡(luò)合物組成，過渡金屬主要有鐵、鈷、鈦和鉿等。配體主要有環(huán)戊二烯、茚基、四氫茚基和芴基等。助催化劑由MAO或離子活化劑組成。MAO是由等量的水與三甲基鋁反應(yīng)生成的低聚物，由于MAO制備工藝復(fù)雜、價(jià)格貴、用量大，近年來又開發(fā)了部分或全部取代MAO或降低其用量的催化劑。茂金屬催化劑只有相同的單一活性中心，且活性中心均勻分布，催化劑的利用率高達(dá)100%因而能精密控制聚合物的分子量、分子分布、共聚單體的含量及其在主鏈上的分布等，可生產(chǎn)出分子結(jié)構(gòu)滿足應(yīng)用要求的聚合物或性能特殊的新型聚合物。組成茂金屬催化劑的環(huán)戊二烯基絡(luò)合物和甲基鋁氧烷或離子活化劑，形成的絡(luò)合物是以在幾何形狀上受到限制的過渡金屬作為單一的活性中心，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)活性中心，因而形成一種類型的分子，即形成的聚合物具有狹窄的分子量分布，狹窄均勻的共聚單體分布和立體擇形結(jié)構(gòu)。茂金屬催化劑在乙丙橡膠生產(chǎn)上的優(yōu)勢

傳統(tǒng)乙丙橡膠生產(chǎn)最初采用釩系催化劑，存在著活性低、壽命短、毒性高和聚合物顏色深等缺點(diǎn)，已被淘汰。目前乙丙橡膠裝置應(yīng)用較多的是鈦系催化劑，其活性高但容易生成乙烯長鏈段，產(chǎn)生結(jié)晶，影響橡膠性能。而茂金屬催化劑具有傳統(tǒng)釩系、鈦系催化劑所無可比擬的優(yōu)點(diǎn)：01聚合活性高；02產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量分布窄；03共聚單體結(jié)合均勻；04能夠進(jìn)行間規(guī)聚合；05對現(xiàn)有工藝的適應(yīng)性強(qiáng)。由于茂金屬催化劑聚合活性高，催化劑用量少，殘余物含量少，因此聚合產(chǎn)物不用脫除殘留催化劑，產(chǎn)品顏色透亮，聚合物結(jié)構(gòu)均勻，產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量分布窄，物理機(jī)械性能優(yōu)異，尤其通過改變茂金屬結(jié)構(gòu)可以準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)乙烯、丙烯和二烯烴的組成，在很大范圍內(nèi)調(diào)控聚合物的微觀結(jié)構(gòu)，從而合成出具有新型鏈結(jié)構(gòu)的、不同用途的產(chǎn)品?；钚詥我?、高效的茂金屬催化劑開發(fā)成功無疑給乙丙橡膠工業(yè)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。茂金屬催化劑通常可以分為普通型、橋鏈型和限定幾何構(gòu)型等幾種結(jié)構(gòu)。目前在乙丙橡膠應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)工業(yè)化的多為后兩者。

其各種結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容是：01普通結(jié)構(gòu)型，這是最早使用的一種茂金屬催化劑，結(jié)構(gòu)比較簡單，是2個(gè)環(huán)戊二烯夾持過渡金屬的烷基化合物或鹵化物，其中雙環(huán)戊二烯可以被雙茚基或雙芴基取代；02橋鏈結(jié)構(gòu)型，它是在普通結(jié)構(gòu)型基礎(chǔ)上用烷基連接2個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)，以防止結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，賦予茂金屬催化劑主體剛性；03限定幾何構(gòu)型，它是用氨基取代普通結(jié)構(gòu)中的一個(gè)環(huán)戊二烯基，以烷基或硅烷基作橋鏈與另一個(gè)環(huán)戊二烯基相接，用其合成乙丙橡膠時(shí)可設(shè)計(jì)和控制聚合物分子結(jié)構(gòu)、多分散性和長鏈支化結(jié)構(gòu)以及單體結(jié)合量。茂金屬催化劑的應(yīng)用世界各大公司相繼擁有茂金屬乙丙橡膠生產(chǎn)能力，美國公司于1997年5月建成了90kt/a的溶液聚合茂金屬乙丙橡膠裝置，日本公司也于1997年4月建成了30kt/a溶液聚合茂金屬乙丙橡膠裝置，還有已經(jīng)或?qū)⒁ǔ赏懂a(chǎn)的Exxon化學(xué)公司90kt/a氣相法茂金屬乙丙橡膠裝置、DuPont公司90kt/a氣相法茂金屬乙丙橡膠裝置。美國公司也開發(fā)了用茂金屬催化劑催化乙烯和丙烯的氣相共聚合工藝，由于省去了溶劑精制和循環(huán)裝置，此氣相法工藝在生產(chǎn)成本上有明顯優(yōu)勢，將對合成橡膠生產(chǎn)技術(shù)的未來發(fā)展產(chǎn)生重大的導(dǎo)向性作用。乙丙橡膠所采用的茂金屬催化劑多限于橋鏈型和限定幾何構(gòu)型H種，限定幾何構(gòu)型茂金屬催化劑是新型乙丙橡膠材料的研究熱點(diǎn)；易于傳熱、傳質(zhì)的液相法合成工藝是工程放大的研究熱點(diǎn)。茂金屬乙丙橡膠具有相對分子質(zhì)量分布窄、催化劑殘留量小、外觀透明、可控第三單體含量高等優(yōu)點(diǎn)，可制備特種乙丙橡膠，廣泛應(yīng)用于潤滑油添加劑、聚合物改性、電線電纜絕緣材料、汽車專用料、塑料添加劑等諸多領(lǐng)域。同時(shí)，茂金屬乙丙橡膠成本低，市場空間很大，年銷量逐年遞增。因此，茂金屬乙丙橡膠發(fā)展前景十分看好。茂金屬催化劑的未來展望