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聚烯烃工业是国民经济的支柱产业之一,研究和开发新型高效烯烃聚合催化剂,对发展我国的石油化学工业具有十分重要的意义。本论文合成、表征了一系列钒金属配合物,并研究了它们催化烯烃聚合的反应行为。具体研究内容如下:
1.合成的[N,O]双齿钒(Ⅲ)催化剂实现了乙烯与极性单体的直接共聚合,通过优化反应条件得到了极性单体选择性分布在链中或链末端的聚合物。进一步将醇末端聚合物与已内酯共聚,得到一段为聚乙烯,另一段为聚己内酯的两嵌段共聚物。通过对共混物进行断面分析,这种两嵌段聚合物作为增溶剂能很好的改善非极性的聚乙烯与极性的聚酰胺之间的相容性差的问题。
2.合成的[N,O]双齿钒催化剂实现了乙烯与丙烯的常压共聚合。共聚合活性、共单体插入率以及聚合物的微结构可以通过改变气体流量比、再活化剂用量以及聚合温度等反应条件进行调控。计算了聚合物链中亚甲基序列分布、连续亚甲基数均序列长度和竞聚率,结果表明我们得到了理想的无规共聚物(rE×rp≈1)。
3.设计合成了一类吡咯双亚胺钒催化剂。单晶衍射表明三齿配体中仅有两个氮原子与金属中心配位,而且DFT计算从理论上证明了两齿配位在能量上更稳定。在助催化剂AlEt2Cl存在下,催化剂在高温下表现出高活性,得到高分子量、窄分布聚乙烯,说明催化剂高温下保持为单活性中心,具有良好的高温稳定性。催化剂具有很高的乙烯与已烯、十一烯醇、降冰片烯以及降冰片烯醇的共聚合能力。共聚合活性、共单体插入率以及聚合物的性能可以通过改变催化剂结构和反应条件在很宽范围内进行调控。
4.设计合成了一系列含[N-NP]、[N-NS]三齿和[N-NNN-]四齿的吡咯亚胺钒(Ⅲ)催化剂。催化剂在高温下表现出较高的乙烯聚合活性和优良的热稳定性。另外,这类催化剂还能高活性催化乙烯/己烯共聚合。增加配体的齿数和引入P或S显著影响共聚合活性、共单体插入率、聚合物分子量以及微结构,表明电子效应和位阻效应能够对链增长和链转移反应速率进行调节。