中科大陈昶乐课题组 CCS Chem.综述：具有工业化潜力的烯烃-极性单体配位共聚催化体系

2023-10-30 来源：高分子科技

聚烯烃是国民经济中最重要的合成高分子材料之一，全球年产量超2亿吨，市场规模数万亿元。多数商业聚烯烃材料是非极性的，与极性物质的相容性差，因此在许多领域的应用受到限制。向聚烯烃结构中引入极性官能团，可以拓宽其应用范围，得到高附加值产品。基于乙烯-极性单体自由基共聚法，工业界已经生产了大量LDPE型极性聚烯烃材料。然而，更多的商业聚烯烃材料仅能通过烯烃配位聚合法得到，包括HDPE、LLDPE、iPP、EPR、EPDM、POE、COC等。这些聚烯烃的极性官能团化，无法依靠自由基共聚工艺，而是主要靠聚合后修饰法。这一方法有反应条件苛刻、能耗大、试剂腐蚀性强、副反应多、产物微观结构难以控制等缺点。

过渡金属催化的烯烃-极性单体配位共聚路线能够从根本上解决多种极性官能团化聚烯烃的合成难题，因此受到了广泛的关注。经过几十年的研究，科学界和工业界已经发展了多种高性能的烯烃-极性单体配位共聚催化体系，使得这一领域已越来越接近实现工业化。近日，中国科学技术大学陈昶乐教授课题组在中国化学会旗舰期刊《CCS Chemistry》发表题为“Potentially Practical Catalytic Systems for Olefin-Polar Monomer Coordination Copolymerization”的综述文章，总结了具有工业化潜力的烯烃-极性单体配位共聚催化体系。安徽大学青年教师谭忱博士、陈敏教授为该论文的第一作者，中国科学技术大学邹陈博士后、陈昶乐教授为通讯作者。

虽然在过去几十年中，学术界已经发展了许多催化体系用于烯烃-极性单体配位共聚，并且实现了高的共聚活性、高的共聚物分子量和可调节的极性单体插入比，但其中多数研究未考虑到工业化连续生产对催化体系的更多要求。为了防止聚合物粘釜导致的一系列工程问题，工业上目前主要采用高温均相聚合法、非均相聚合法。前者要求催化剂在高温下保持良好的催化性能，而后者要求使用非均相催化剂。这在烯烃-极性单体配位共聚领域中长期被忽视，但在最近，一些研究工作报道了在这两种工艺下进行的烯烃-极性单体配位共聚，从而使得烯烃-极性单体配位共聚这一路线越来越接近工业化。

这篇综述分为两个部分。在第一部分中，作者总结了在高于100℃的聚合温度下保持良好催化性能（共聚活性超过 100 kg·mol^-1·h^-1，共聚物分子量超过2万）的烯烃-极性单体均相共聚催化剂。在第二部分中，作者总结了近年来报道的高性能非均相烯烃-极性单体共聚催化体系（共聚活性超过 100 kg·mol^-1·h^-1，共聚物分子量超过2万）。

最后，作者对这一领域进行了总结与展望。作者认为，尽管目前报道的具有工业应用潜力的烯烃-极性单体配位共聚体系很少，但是催化体系的进一步优化将增加这一路线在聚烯烃工业中的竞争力。例如，前过渡金属催化剂在烯烃-极性单体高温溶液共聚中的应用还没有被充分探索。高热稳定性茂金属和非茂金属催化剂的研究将带来许多突破。在非均相催化体系方面，考虑到许多高性能过渡金属配合物催化剂尚未被研究用于非均相共聚，未来必将有新的突破。最后，除了催化剂和工艺技术，对所得极性官能化聚烯烃材料的性能及应用的系统研究也是至关重要的。

论文链接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.023.202303322

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻