服务粉丝

我们一直在努力
当前位置：首页 > 财经 >

中科大陈昶乐教授课题组 Angew：核壳型自负载镍催化剂用于制备聚烯烃复合材料

日期： 来源：高分子科技收集编辑：老酒高分子
点击上方“蓝字” 一键订阅


聚烯烃材料的全球年产量高达近2亿吨，是石油化工、煤化工等行业的主要高分子类产品。在实际应用中，聚烯烃往往以复合材料的形式存在，从而实现其与别的材料的优势互补。原位烯烃聚合法可以实现分散相在聚烯烃基体中的均匀分散，是制备高性能聚烯烃复合材料的优选路线。该路线的实现离不开负载型的异相烯烃聚合催化剂。近几十年来，负载型过渡金属催化剂在原位制备聚烯烃复合材料中的应用得到了广泛研究。然而，催化剂的负载手段一直十分有限，且几乎全部建立在同一个思路上——通过共价键或次级键作用，使过渡金属催化剂分子结合在载体/改性载体的表面上。这些手段难以控制载体的表面基团对催化剂的结构和性能的影响，常常导致催化剂的性能在负载后出现难以预测的改变甚至发生失活。此外，为了在异相聚合中避免粘釜问题，往往需要使用能够在聚合过程中破碎的多孔载体。上述问题的存在，导致原位烯烃聚合法的应用范围受到了一定限制。为此，中国科学技术大学陈昶乐教授课题组通过α-二亚胺镍催化离子簇型极性单体的沉淀聚合制备了一系列核壳型自负载镍催化剂，用于原位乙烯聚合法制备聚烯烃复合材料。利用该类核壳型催化剂，实现了稳定高效的催化性能、良好的产物形貌控制，并且得到的聚烯烃复合材料具有优异的机械性能和定制化的功能性质。
 

图1 核壳型自负载镍催化剂用于原位乙烯聚合制备复合材料

首先，制备了一系列核壳型自负载α-二亚胺镍烯烃聚合催化剂（图1）。通过α-二亚胺镍催化的离子簇型极性单体的沉淀聚合反应（图2），在各种填料的表面上“沉积”了一层含有镍催化剂活性物种的聚烯烃离聚物壳层。这一制备方法的提出，是受到了人工降雨原理的启发，即让聚合体系中的填料起到“凝结核”的作用。这一核壳型催化剂设计策略，使得催化剂分子与载体的表面之间不再有分子水平上的相互作用，削弱了载体种类对催化剂性能的影响，从而避免催化剂性能在负载后出现难以预测的改变。该类核壳型催化剂在乙烯单体的淤浆聚合、气相聚合中表现出稳定高效的催化性能，实现了高聚合活性（高达1.9 × 107 g·mol Ni-1·h-1）、高分子量和可调节的熔点及支化度，且催化性能受填料的种类和含量的影响不显著。此外，镍催化剂的异相化还使得实现了良好的产物形貌控制，得到了粉末状的产物，从而避免了粘釜问题（图3）。SEM图像表明，乙烯聚合后，填料的外周形成了一层聚乙烯层。

图2 由α-二亚胺镍催化的离子簇型极性单体的沉淀聚合反应
 

图3 乙烯聚合产物颗粒的照片和微观形貌
 

图4 聚烯烃复合材料的机械性能和微观形貌

与工业上普遍使用的熔融共混法相比，通过原位聚合法得到的聚烯烃复合材料具有显著提升的机械性能，这是由于后者可以实现填料在聚合物基体中的均匀分散。对于熔融共混法，在不使用偶联剂和增容剂的情况下，共混物的拉伸强度和断裂伸长率与原料树脂相比均有下降。而对于原位聚合法，填料的引入可以导致比不含填料的对照品更高的拉伸强度和断裂伸长率。此外SEM图像还表明，材料性能的改善还与较强的基体-填料界面相互作用有关。这种较强的相互作用得益于极性单体组分的增容作用。
 

图5 聚烯烃复合材料的定制化功能性质

此外，与熔融共混法得到的复合材料相比，由于原位聚合法得到的复合材料中的填料分散地更均匀，从而使其与填料相关的的功能性质也有显著提升。这一原位聚合法在浮力材料、电磁、气体阻隔、传导、阻燃、光降解、废旧高分子回收等方面可以表现出优异的定制性能。

该成果发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上，题目为“Outer-Shell Self-Supported Nickel Catalysts for the Synthesis of Polyolefin Composites”（DOI: 10.1002/anie.202300359）。安徽大学硕士研究生李杰和中国科学技术大学博士研究生彭丹为第一作者，安徽大学谭忱讲师和中国科学技术大学陈昶乐教授为通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。


原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202300359


相关进展

中科大陈昶乐教授课题组 Macromolecules：基于生物基共聚单体的极性聚烯烃材料

中科大陈昶乐教授课题组《Trends Chem.》综述：“Catalyst + X”策略在烯烃聚合中的应用

中科大陈昶乐教授课题组 Nature Synthesis：可降解/可循环热固、热塑以及弹性体类聚烯烃材料

中科大陈昶乐教授课题组 Angew：助催化剂策略在烯烃复分解中的应用

中国科大陈昶乐教授课题组《Nat. Commun.》：离子锚定策略用于烯烃异相聚合及复合材料制备

中科大陈昶乐教授《Macromolecules》：功能化聚乙烯材料性质研究进展与展望

中国科大陈昶乐教授《JACS》：离子簇策略在功能化聚烯烃材料合成中的应用

中科大陈昶乐教授：功能化聚烯烃材料 | 2021年全国高分子学术论文报告会-大会报告回放
吉大张越涛教授/中科大陈昶乐教授《Angew》：极性二烯单体可控聚合制备序列规整聚合物以及功能化聚丙烯

中科大陈昶乐教授课题组《Angew》：具有光响应的钯和镍催化剂在烯烃聚合中的应用

大连理工大学刘野教授与中国科大陈昶乐教授JACS：C1资源制备聚酮高分子

东华大学蔡正国教授与中国科大陈昶乐教授《Angew》：氢键策略制备异相催化剂用于乙烯与极性单体共聚

中国科大陈昶乐教授课题组发展了基于共聚单体的新策略用于功能化聚烯烃的制备

中国科大陈昶乐教授课题组在功能化聚烯烃弹性体领域取得新进展

中国科大陈昶乐教授课题组：含乙烯基苯基取代基的膦磺酸镍催化剂在乙烯聚合中的应用

中国科大陈昶乐教授课题组发展了可用于乙烯气相及淤浆聚合的自负载策略

中国科大陈昶乐教授课题组实现功能化聚烯烃性弹性体的制备

中国科大陈昶乐教授课题组《Angew. Chem. Int. Ed.》：邻苯二酚功能化聚烯烃

中国科大陈昶乐教授课题组：“双管齐下”的烯烃聚合催化剂调控策略

中国科大陈昶乐教授课题组《Nat. Commun.》:在镍基烯烃聚合催化剂领域取得新进展

中国科大陈昶乐教授课题组实现烯烃与极性内烯烃的共聚反应

中国科大陈昶乐教授课题组在功能化聚烯烃领域取得重要进展

中国科大陈昶乐教授课题组：通过间接方法实现醚官能化聚烯烃材料的制备

中国科大陈昶乐教授课题组：光调控的开环聚合

中国科大陈昶乐教授课题组综述烯烃聚合研究进展

中国科大陈昶乐教授课题组：含酚羟基的α-二亚胺镍和钯催化剂在乙烯聚合中的应用

中国科大陈昶乐教授系统评述：官能团化聚烯烃：新催化剂、新聚合调控手段、新材料

中国科大陈昶乐教授课题组：羧酸功能化聚烯烃的合成及性质研究

中国科大陈昶乐教授课题组：直接合成功能化线性低密度聚乙烯（LLDPE）及低密度聚乙烯（LDPE）

中国科学技术大学陈昶乐教授发表论文综述：烯烃聚合研究进展

中科大陈昶乐教授课题组将商业化环酰胺用于催化聚乳酸合成

中国科学技术大学陈昶乐教授团队在烯烃聚合领域取得新进展

中科大陈昶乐教授课题组在烯烃聚合领域取得系列进展


高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多


文章推荐

相关阅读

  • 趣文 | 光棍康德的幸福生活

  • 「良心就是我们自己意识到内心法庭的存在。」苏格拉底说人类惟一的幸福秘方就是哲学。想要幸福，去读哲学吧。而读哲学，康德是绕不过去的。伊曼努埃•康德（Immanuel Kant 1724—

  • 继Nature子刊后，汪国秀团队又发Angew.！

  • 【做计算 找华算】理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！前 言2023年2月18日，澳大利亚悉尼科技大学汪国秀教授、美国马里兰大学王春生教授、清

  • 汪思波/楼雄文，最新AEM！

  • 【做计算 找华算】理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！成果简介二氧化碳（CO2）激活和载流子分离/迁移的精细调控具有挑战性，提高CO2的光还原效率

聚合标签

中国 自己的 美国 都是 疫情 的人 的是 亿元 三星 手机 华为 这款 车型 万元 企业 小米 日本 俄罗斯 民警 项目

热门文章

  • “复活”半年后　京东拍拍二手杀入公益事业

  • 京东拍拍二手“复活”半年后，杀入公益事业，试图让企业捐的赠品、家庭闲置品变成实实在在的“爱心”。 把“闲置品”变爱心 6月12日，“益心一益·守护梦想每一步”2018年四

最新文章