新型非茂金属催化剂与功能化共聚烯烃的分子结构设计及合成研究

Based on our previous work on the design and synthesis of novel catalysts for olefins polymerization, this project first time claims that the methodology for the synthesis of tri-copolymers of ethylene/propylene/polarized olefins catalyzed by the novel non-metallocene catalysts. [N, Si, P] multi-chelated non-metallocene complexes are used as the precursors, cocatalyst presented, for the coordination polymerization to form a new kind of thermoplastic elastomer with well-defined structure and component. Compared to the conventional E/P copolymer, the new tri-copolymer features novel properties. The research focuses on the relationship among the non-metallocene complex structure, the catalytic property and the structure and property of the polarized tri-copolymers, the main parameters of the copolymerization and the copolymerization mechanism. This project is the beginning of the work on the preparation of tri-copolymers from ethylene/propylene/polarized olefins. This work will become the basic knowledge about developing the materials with high performance property from C2= and C3= resource and helping the industrialization of functionalized copolyolefins through the coordination polymerization mechanism . This is a new way for the efficient utilization and high value transition of fossil oil and coal.

以课题组成员在新型配位聚合催化剂的设计与合成及其催化烯烃聚合方面的工作为基础，提出采用新型[N, Si, P]非茂金属催化剂，在助催化剂的作用下，催化乙烯、丙烯、极性烯烃共聚合，合成结构、组成可控的新型乙烯-丙烯-极性烯烃三元共聚物，将赋予乙/丙共聚物新性能。该共聚物可成为具有高附加值的新型极性共聚烯烃高分子材料。重点研究非茂金属催化剂的结构 - 催化剂的催化性能 - 共聚物的结构与性能三者之间的关系、影响聚合反应的主要参数及乙烯-丙烯-极性烯烃共聚合机理。本课题是基于烯烃配位聚合原理制备乙烯-丙烯-极性烯烃三元极性共聚烯烃研究工作的开端，对丰富高分子学科基本理论、推动高分子科学发展具有重要意义，为开发新型高性能共聚烯烃的研究奠定理论基础，为实现基于配位聚合原理的极性共聚烯烃的工业生产提供科技支撑，为化石资源的高效综合利用开创新途径。

在2014年的国际会议上（The International Workshop on Catalytic Olefins Polymerization and High Performance Polyolefins in Shanghai, China, 2014-10-25）我们提出把极性烯烃与非极性烯烃共聚物的研发工作称作“聚烯烃梦”，既表示极性烯烃共聚物研发的难度、也说明极性烯烃共聚物的重要性，要实现这个梦想，其关键工作在于新型催化剂的研发。经过几年的发展，目前非茂金属催化剂催化乙（丙）烯/极性烯烃单体共聚合的研究已成为了烯烃配位聚合领域最热门的课题。.本课题设计、合成了28种新型[N, P]型非茂前过渡金属配合物，筛选出了最优的催化剂、探讨出了最佳聚合条件。.发现了新规律：通过对28种结构明确的新型的[N, P]型非茂前过渡金属配合物催化乙/丙/含卤极性单体共聚物共聚合研究，发现P原子上取代基为空间位阻较大的Ph、Cy时，催化剂的活性较高，共聚物的分子量较高；苯胺邻对位取代基为吸电子基，P原子上取代基为空间位阻较大的Ph、Cy时，催化剂比较稳定。揭示了取代基的电子效应、空间效应与催化性能的关系，为研发新型烯烃聚合催化剂的分子设计、合成提供了指导思路。.提出了新概念和新方法：通过对该催化体系催化乙/丙/含卤极性单体三元共聚合的研究，发现了极性单体的插入量与聚合物性能之间的关系：随着极性单体插入量的增加，聚合物的屈服强度逐渐变小，聚合物塑性逐渐变弱。我们发现极性单体与非极性单体多元（不少于三元）共聚合是合成极性烯烃共聚物弹性体的有效方法，申请了中国发明专利(CN201710332546.0), 提出了极性烯烃共聚物弹性体的概念。.获得了新型结构的聚合物：通过对该催化体系催化乙/丙/长链α-烯烃三元共聚合的研究，制备了iPP-b-无规三元共聚物的多嵌段烯烃共聚物，获得了结构新颖的、性能优异的热塑性弹性体，确立了新型热塑性弹性体的合成催化剂和聚合条件，发展了烯烃配位聚合物的制备方法，丰富了高分子科学思想。.催化剂是制备高性能/功能聚烯烃的核心技术，一直是制约我国聚烯烃工业发展的的瓶颈。因此，开发新型催化剂及合成高性能聚烯烃产品成为了科研人员的首要任务。