齐格勒-纳塔催化剂生产的乙烯与线型α-烯烃共聚物组成分布解析研究新进展-基于分子量分布及平均短支链分布分峰法

mre聚烯烃作为一类最常见的通用高分子产品,已经广泛使用于人类生活与生产的各个领域,小到食品包装及家用电器,大到汽车工业及航空工业,都能发现各种聚烯烃通用塑料产品的身影。

聚乙烯和聚丙烯是聚烯烃通用高分子大家族中最主要的两类产品。虽然本研究主要聚焦聚乙烯产品,但是所用方法同样可适用于聚丙烯产品。通常,聚乙烯的生产方法有:自由基聚合法(主要生产低密度聚乙烯-LDPE)以及配位聚合法(主要生产高密度聚乙烯-HDPE和线性低密度聚乙烯-LLDPE)。工业上,由配位聚合法合成的大部分聚乙烯产品是乙烯与线型α-烯烃(例如,1-丁烯、1-己烯及1-辛烯等)共聚物,其最成功的商业化催化剂包括Ziegler-Natta及Phillips催化剂,这些催化剂通常具有不同种类的活性中心,每一种活性中心都能生产不同分子量分布(MWD)及化学组成分布(CCD)的聚合物产品。因此,了解不同活性中心的特性成为了控制聚烯烃微结构和产品性能的关键。

使用高温凝胶色谱与红外检测器联机(GPC-IR)技术是表征聚乙烯产品微结构特性的有效手段,该方法能够表征出线型α-烯烃在共聚物中的平均含量随着分子量变化的情况。对于Ziegler-Natta和Phillips催化剂生产的聚合物来说,线型α-烯烃在共聚物中的平均含量随着分子量增大而减小,这是识别由这两类多活性中心配位催化剂生产聚合物的指纹图谱。

来自加拿大阿尔伯塔大学及中国华东理工大学的研究者联合开发了一种新的方法来确定Ziegler-Natta和Phillips催化剂中不同种类的活性中心,该方法基于来自半连续聚合过程在不同聚合条件及聚合时间下的乙烯和线型α-烯烃共聚物GPC-IR图谱解析结果,不仅能够得到催化剂中活性中心种类数量,还能得到每一类活性中心所产生聚合物的数量及聚合物的分子量分布及平均线型α-烯烃含量。并且,依据该方法还可以进一步估计不同活性中心上的主要表观聚合动力学参数和反应竞聚率等。

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