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单活性中心催化剂合成超高分子量聚乙烯的研究进展

2021-12-02李汝贤刘金伟李肖夫宋文波

石油化工 2021年11期
关键词:催化剂结构

曲 琳,李汝贤,刘金伟,李肖夫,宋文波

(中国石化 北京化工研究院,北京 100013)

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种热塑性工程塑料,特征是分子量高于106,它具有许多优异的性能,如耐磨性好、耐冲击强度高、耐低温、耐化学品、绝缘性好以及无毒等。因此,UHMWPE在纺织、采矿、军工、化工、包装、造纸、运输、石油、农业、食品、机械、建筑、电气、医疗和体育等领域有广泛的应用,相关产品有人工关节、输血泵、缆绳、管材、电池隔板、地铁轨道垫板、齿轮滚轮、头盔、防弹衣和防弹背心等[1-3]。

目前,合成UHMWPE的催化剂主要有Ziegler-Natta(Z-N)催化剂、茂金属催化剂、非茂金属催化剂等。但几乎所有商业化的UHMWPE都使用Z-N催化剂生产[4]。Z-N催化剂是非均相催化剂,含有多个活性位点,这些活性位点表现出不同的反应活性,因此聚合物的分子量分布较宽[5]。同时,由于反应温度较高,制备的UHMWPE会出现分子链间缠结,使聚合物链运动能力受到抑制,从而影响产品的加工性能。茂金属催化剂和非茂金属催化剂是单活性中心催化剂,与Z-N催化剂相比,可实现活性聚合,得到分子量分布较窄的聚合物,且聚合条件有利于降低分子链缠结,可制备出机械强度更高、耐磨损性能更好的UHMWPE。因此,该类催化剂现已成为研究的热点。

本文综述了用于制备UHMWPE的单活性中心催化剂,包括茂金属催化剂和非茂金属催化剂,其中,非茂金属催化剂又分为双(亚胺)苯氧基类配体ⅣB族金属配合物、其他配体ⅣB族金属配合物和后过渡金属配合物,分析了催化剂结构与催化活性的关系,介绍了所制备的UHMWPE的性能,最后对单活性中心催化剂合成UHMWPE的研究方向提出了展望。……

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