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茂金属催化剂是继Ziegler-Natta催化剂之后的一类性能优异的烯烃聚合催化剂,具有高活性、活性中心单一、催化合成的聚合物的结构和分子量及其分布可控等优点。然而,茂金属聚合物因分子量分布窄而致使加工困难,已是阻碍其工业化的重要原因之一。研究表明,双核茂金属催化剂能够生产分子量呈双峰或宽峰的分布的聚合物,从而改善聚合物的性能。因此,对于双核茂金属的烯烃聚合研究,已经成为一个热点。 本文合成了两个新型的硅桥联稀土—过渡金属异核茂金属化合物:[(C5H5)TiCl2ⅡMe2Si(C5H4)2][Sm(C5H5)Cl](A)和 [(C5H5)ZrCl2][Me2Si(C5H4)(C9H6)][Sm(C5H5)Cl](B),并对其进行了一系列的烯烃聚合研究:A/MAO和B/MAO催化乙烯聚合;B/Al(i-Bu)3催化MMA聚合;B/MAO催化乙烯和MMA、乙烯和苯乙烯共聚。 详细研究了Ti-Sm异核化合物A和Zr-Sm异核化合物B在乙烯聚合中的催化特性,发现此类催化剂显现了一些不同于单核和同核茂催化剂的聚合行为:在相同的聚合条件下,Zr-Sm体系的活性要比Ti-Sm高。异核茂体系的活性比二茂钛、二茂锆体系和相应的同双核体系活性要低。 体系A/MAO的催化活性随催化剂浓度和MAO/Cat比例增大而增大,而温度的上升则使活性和分子量都下降。体系所得的聚乙烯熔点为126℃左右,结晶度69-75%。体系B/MAO随着MAO/Cat比例增大,活性明显上升,分子量下降。在70℃时活性最高,分子量随温度升高而急剧下降。体系得到的聚乙烯的熔点为128℃,结晶度为69%,比相同实验条件下Cp2ZrCl2/MAO所得的略高。 硅桥联Zr-Sm异核化合物B在Al(i-Bu)3作用下催化MMA聚合,得到高分子量的PMMA(Mn≈5×105)。非极性溶剂石油醚是MMA聚合的良溶剂。高铝比(Al/Cat=20)下,单体转化率随MMA/Cat减小而迅速增加,最高接近100%。提高Al/Cat摩尔比和温度有利于聚合速率增加。体系具有拟活性聚合特征。得到的聚合物部分不溶于常规PMMA良溶剂。PMMA间规含量在76%左右,玻璃化转变温度Tg=112.71℃,低温(20℃)下得到分子量呈双峰分布的PMMA(Mw/Mn=7.94)。 采用体系B/MAO,对乙烯和MMA、苯乙烯等极性单体进行了共聚合的探索性实验,考察了两种不同的聚合方法对共聚合的影响。实验表明,共聚单体的加入对活性物种有毒化作用。对于MMA,有可能得到嵌段共聚物,但共聚量很少;进行无规共聚,则只能得到MMA的均聚物,乙烯不参加聚合反应。对于苯乙烯,无论是嵌段共聚还是无规共聚,都没有得到良好的共聚物,只得到乙烯均聚物。