9月28日消息,据European Coatings报道,研究人员开发出一系列双核α-二亚胺镍(II)催化剂,通过「刚性桥联+轴向位阻屏蔽」的立体工程策略,实现了对乙烯聚合分子量、分散度与支化结构的同步精准控制,相关成果为后过渡金属烯烃聚合催化剂工具箱再添新成员。
在乙烯聚合中,双核后过渡金属催化剂长期面临构象柔性导致的活性位点多样性问题:多种催化剂构象并存会造成分子量分布变宽、聚乙烯微结构重现性差。研究团队合成了三个桥联骨架刚性递增、体积递增的双核镍配合物并系统评估其乙烯聚合性能。
核心数据方面:萘桥联催化剂Ni2在优化条件下获得最高催化活性,达10.8×10⁶ g PE·mol⁻¹Ni⁻¹·h⁻¹;轴向位阻更强的二苯甲基取代萘桥联催化剂Ni3则产出超高分子量支化聚乙烯,数均分子量Mn最高达1.35×10⁶ g/mol;在0-60°C范围内分散度保持在Đ=1.19-1.25的窄分布水平(80和100°C时适度变宽,与低温下链转移抑制改善一致);通过改变聚合温度,支化密度可在每1000个碳原子44-98个支链之间调节,从而获得热性能与弹性特性可调的聚乙烯材料。
作者指出,桥联刚性与位阻拥挤的组合抑制了链转移、缓和了链行走(chain walking),并在双核镍框架内增强了分子量分布控制。支化拓扑直接决定聚乙烯的密度、力学与加工性能——高支化度对应弹性体特征,低支化度接近线性HDPE。
工业层面上,镍系催化剂以温和条件、耐杂原子能力与支化调控自由度著称,是钯、钛系与铬系之外成本与性能平衡较好的一类。这类立体桥联设计若能放大,将为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)——高强纤维、电池隔膜与耐磨材料的关键原料——提供更可控的低成本合成路线。
(来源:European Coatings)