串级催化聚合制备线性低密度聚乙烯/聚烯烃热塑性弹性体
2021-03-06李秋霖罗理琼刘平伟李伯耿王文俊
李秋霖,罗理琼,刘平伟,2,李伯耿,王文俊,2
(1 浙江大学化学工程联合国家重点实验室,浙江杭州310029; 2 浙江大学衢州研究院,浙江衢州324000)
引 言
聚乙烯(PE)是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种,生产能力为1923.5 万吨,进口量达1666.55万吨[1],广泛应用于汽车、建筑、电子电气、农业、医药、卫生、日用品等领域。PE可分为低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚烯烃热塑性弹性体(POE)。LLDPE 的熔点(Tm)高于LDPE[2],POE 则兼备塑料和橡胶的特性,常温下呈现橡胶的高弹性,而高温下又能热塑成型,易于再加工利用。LLDPE 和POE 皆由乙烯与α−烯烃(如1−丁烯、1−己烯、1−辛烯等)通过共聚反应而得,当α−烯烃共聚含量低时,生成了密度高于0.905 g/cm3的LLDPE;当α−烯烃共聚含量高时,则生成了密度低于0.885 g/cm3的POE[3−4]。聚乙烯链中由于引入了α−烯烃而形成了短支链,从而破坏了聚乙烯所形成的结晶区,赋予了聚乙烯弹性。
α−烯烃通常是由乙烯齐聚反应制得,生成物的种类和选择性主要取决于齐聚催化剂。目前,用于乙烯齐聚的催化剂种类有铬系、镍系、铁系、钛系等,其中乙烯二聚催化剂、三聚催化剂都有较高的选择性,但是乙烯四聚催化剂的选择性还相对较低,并且齐聚过程有高分子量的PE生成[5]。
20 世纪80 年代,Kissin 等[6]首次报道了将TiCl4/Ti(OBu)4/AlEt3作为串级催化体系用于乙烯聚合,通过串级聚合,制备了1−丁烯基的LLDPE。所谓串级聚合如图1 所示,是指将乙烯齐聚生成α−烯烃与乙烯和α−烯烃的共聚有机地结合在一起,实现以乙烯为唯一单体制备乙烯与α−烯烃共聚的LLDPE 或POE,从而减少了α−烯烃的制备、运输和储存的环节,节约了生产成本。……
