高耐热稳定导向的铁配合物及其氮化硼负载催化剂的乙烯聚合催化性能研究

An important realistic problem of ethylene polymerization is the development of high activity catalysts with independent intellectual property rights. In recent years, we have developed a new type of aromatic-imine pyridine iron (ІІ) complexes which show high catalytic activity for ethylene polymerization and obtain linear high density polyethylene. However, these iron (ІІ) catalysts cannot apply directly in polyolefin industry due to their poor thermal stability. The major research goal of this program is to improve the thermal stability of aromatic-imine pyridine iron (ІІ) complexes by two steps: 1) redesigns the structure of aromatic-imine pyridine ligand, investigating ligand’s structure effect of polymerization activity and thermal stability of iron (ІІ) complexes; 2) supports iron complexes on BN namomaterial, investigating thermal conductivity and nano-scale of BN namomaterial effect on polymerization properties of iron complexes. The implementation of this project offer new opportunities in the area of ethylene polymerization catalyst.

开发具有独立知识产权的高催化活性催化剂及其相关聚合技术一直是聚烯烃领域亟需解决的现实问题。申请人近几年开发出一系列芳香稠环亚胺吡啶铁(ІІ)配合物催化剂，具有高乙烯聚合催化活性，并得到线性高密度聚乙烯材料。然而，该类催化剂耐热稳定性差导致其催化寿命短，使其不能进行工业化应用。本项目拟通过对该类铁(ІІ)配合物催化剂的配体结构再次优化设计和采用良导热纳米材料有效负载相结合的方法，协同提高芳香稠环亚胺吡啶铁(ІІ)配合物催化剂的乙烯聚合催化活性和耐热稳定性，具体研究配体中芳香稠环结构和氮化硼载体导热性能及纳米尺寸效应对聚合反应活性和耐热稳定性的影响规律。期望通过此项研究，开发出高催化活性和耐热稳定性的线性高密度聚乙烯铁配(ІІ)合物催化剂。

亚胺吡啶铁配合物是一种催化活性高、聚合物结构调控性能好的乙烯聚合催化剂。然而，该类催化剂耐热稳定性差，在高温条件下易出现失活、聚合物分子量降低等现象，特别限制了该类催化剂在放热明显的乙烯聚合体系的应用。本项目主要从铁配合物配体结构设计和良导热纳米材料负载两个方面展开研究。首先，制备了一种双亚胺吡啶铁配合物，研究了亚胺基团结构对该配合物乙烯聚合催化性能的影响关系，揭示了萘稠环基团及其萘环上给电子基团引入有利于提升该类铁配合物的乙烯聚合催化活性和耐热稳定性；其次，在双亚胺吡啶铁配合物配体的骨架结构上引入了柔性七元环，进一步提升了双亚胺吡啶铁配合物的乙烯聚合催化活性和耐热稳定性；最后，将双亚胺吡啶铁配合物负载在纳米载体上，阐明了纳米氮化硼载体负载提升该配合物耐热稳定性的作用机理。项目的研究成果为高耐热稳定性的乙烯聚合催化剂的开发和评价提供了相关参考和借鉴。