中科大陳昶樂教授課題組 Angew：核殼型自負(fù)載鎳催化劑用于制備聚烯烴復(fù)合材料
2023-03-08 來源：高分子科技
聚烯烴材料的全球年產(chǎn)量高達(dá)近2億噸，是石油化工、煤化工等行業(yè)的主要高分子類產(chǎn)品。在實際應(yīng)用中，聚烯烴往往以復(fù)合材料的形式存在，從而實現(xiàn)其與別的材料的優(yōu)勢互補(bǔ)。原位烯烴聚合法可以實現(xiàn)分散相在聚烯烴基體中的均勻分散，是制備高性能聚烯烴復(fù)合材料的優(yōu)選路線。該路線的實現(xiàn)離不開負(fù)載型的異相烯烴聚合催化劑。近幾十年來，負(fù)載型過渡金屬催化劑在原位制備聚烯烴復(fù)合材料中的應(yīng)用得到了廣泛研究。然而，催化劑的負(fù)載手段一直十分有限，且?guī)缀跞拷⒃谕粋思路上——通過共價鍵或次級鍵作用，使過渡金屬催化劑分子結(jié)合在載體/改性載體的表面上。這些手段難以控制載體的表面基團(tuán)對催化劑的結(jié)構(gòu)和性能的影響，常常導(dǎo)致催化劑的性能在負(fù)載后出現(xiàn)難以預(yù)測的改變甚至發(fā)生失活。此外，為了在異相聚合中避免粘釜問題，往往需要使用能夠在聚合過程中破碎的多孔載體。上述問題的存在，導(dǎo)致原位烯烴聚合法的應(yīng)用范圍受到了一定限制。為此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳昶樂教授課題組通過α-二亞胺鎳催化離子簇型極性單體的沉淀聚合制備了一系列核殼型自負(fù)載鎳催化劑，用于原位乙烯聚合法制備聚烯烴復(fù)合材料。利用該類核殼型催化劑，實現(xiàn)了穩(wěn)定高效的催化性能、良好的產(chǎn)物形貌控制，并且得到的聚烯烴復(fù)合材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能和定制化的功能性質(zhì)。
圖1 核殼型自負(fù)載鎳催化劑用于原位乙烯聚合制備復(fù)合材料
圖2 由α-二亞胺鎳催化的離子簇型極性單體的沉淀聚合反應(yīng)
圖3 乙烯聚合產(chǎn)物顆粒的照片和微觀形貌
圖4 聚烯烴復(fù)合材料的機(jī)械性能和微觀形貌
圖5 聚烯烴復(fù)合材料的定制化功能性質(zhì)
此外，與熔融共混法得到的復(fù)合材料相比，由于原位聚合法得到的復(fù)合材料中的填料分散地更均勻，從而使其與填料相關(guān)的的功能性質(zhì)也有顯著提升。這一原位聚合法在浮力材料、電磁、氣體阻隔、傳導(dǎo)、阻燃、光降解、廢舊高分子回收等方面可以表現(xiàn)出優(yōu)異的定制性能。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202300359
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