新型聚乙烯弹性体导向的α-二亚胺镍配合物催化剂的研究进展

乙烯与α-烯烃共聚所制备的聚烯烃弹性体是聚烯烃材料的热点,可广泛应用于塑料相容剂、鞋底基材、光伏封装胶膜、微电子封装材料和弹性体纤维等高附加值产品领域。在我国缺少α-烯烃单体的形势下,迫切需要跨越传统共聚体系的新型催化剂。Brookhart型α-二亚胺镍(Ⅱ)配合物催化剂能够实现单一乙烯聚合制备聚乙烯弹性体,是特别值得重视和推进产业化的催化剂体系。该类催化剂在催化乙烯聚合过程中采用“链行走”机理,“通过调控催化剂结构,不仅可以调节催化活性,更重要地可实现对所得聚乙烯支链的有效剪裁”;这些微观结构可控的聚乙烯弹性体在具有窄分子量分布特点的基础上,涵盖了从低分子量(降凝剂)、中等分子量(膜材)到高分子量(高强度树脂)各个范围的聚合产物。综述了可制备乙烯低聚物,油性低分子量、中等分子量、高分子量甚至超高分子量全系列支化聚乙烯的α-二亚胺镍(Ⅱ)配合物的最新结构演变进展,对结构的改性包括N-芳基取代基的修饰、配体骨架结构的修饰和双核配体的利用三个部分;从空间效应和电子效应两方面探讨了配合物结构与催化性能的关系。α-二亚胺镍(Ⅱ)催化剂合成简单,具有中试放大基础和产业化推进的潜能,为单一乙烯聚合制备多品种新型聚乙烯弹性体奠定了良好基础。

传感驱动一体化碳纳米管/氮化硼/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物复合纤维的制备及其性能

为了丰富乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)基纤维的响应方式,实现电致可逆驱动,以纳米六方氮化硼(BN)为导热填料,采用熔融纺丝工艺制备BN/EVA复合纤维,并通过溶胀-浸渍法在纤维表面包覆碳纳米管(CNTs)导电层,制得具有皮芯结构的CNTs/BN/EVA复合纤维。结果表明:CNTs与纤维基体结合紧密,在纤维表面形成了良好的导电通路,CNTs/BN/EVA复合纤维的电导率可达到58.03 S/m,且具有良好的应变传感性能,其检测范围高达281%,具有较高的灵敏度和线性响应度(在175%~281%应变范围,GF为35.19,R^(2)=99.03%),响应时间和回复时间分别为196 ms和189 ms。加捻制得的CNTs/BN/EVA复合纱线在18 V电压下可在12 s内快速升温至111.45℃,且该复合纱线在周期性电刺激条件下表现出稳定的升降温行为,实现了对电致可逆驱动应变的精准调控。

高取向氢氧化镁的改性及其在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的应用

以菱镁矿煅烧得到的轻烧粉(主要成分为MgO)为原料,硝酸铵溶液为蒸氨母液,改变蒸氨条件提高蒸氨转化率,采用氨循环法合成层状高取向Mg(OH)_(2)。研究了蒸氨过程中硝酸铵的起始物质的量浓度(C_(NH_(4)NO_(3)))、蒸氨温度、氨/镁物质的量比对蒸氨转化率的影响;并以制得的Mg(OH)_(2)为研究对象,采用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷(HD-171)和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(HD-172)作为表面改性剂,对Mg(OH)_(2)进行改性,将改性剂HD-171和HD-172改性后Mg(OH)_(2)添加到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中,并对复合材料的拉伸性能和阻燃性进行表征。结果表明,温度、氨/镁物质的量比是影响蒸氨反应镁离子浸出率的关键因素,成功制备出纯度为99.98%、粒径为1.3μm、六方片状的高取向[I(001)/I(101)=1.3,I为晶面衍射峰强度]Mg(OH)_(2)产物。通过对比改性前后Mg(OH)_(2)的吸油值可知:在反应温度75℃,改性剂HD-171的质量分数为4%,反应60 min的条件下,改性剂HD-171对Mg(OH)_(2)的改性效果最好;在反应温度85℃,改性剂HD-172的质量分数为4%,反应60 min的条件下,改性剂HD-172对Mg(OH)_(2)的改性效果最好。在添加剂的质量分数均为70%的情况下,与未改性Mg(OH)_(2)/EVA复合材料相比,HD-171和HD-172改性Mg(OH)_(2)/EVA复合材料的拉伸强度分别提高了4.05和2.53 MPa,氧指数分别提升了2.6%和1.1%,说明HD-171和HD-172改性后的Mg(OH)_(2)可以有效地提高EVA的阻燃性和拉伸性能。

接枝共聚物对乙烯-乙烯醇共聚物/聚乙烯共混物结构及性能的影响

通过熔融共混法制备了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)/低密度聚乙烯(LDPE)共混物,再加入马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)用于促进EVOH的分散性。利用DSC、SEM、力学性能测试、阻隔性能测试等方法表征了共混物的结构及PE-g-MAH的加入对共混物性能的影响。实验结果表明,LDPE与EVOH不相容,EVOH以球形颗粒均匀分散在LDPE基体中,添加PE-g-MAH后可显著改善EVOH的分散性,大幅降低EVOH的结晶温度,进一步提高EVOH/LDPE共混物的强度及对一类萜类物质的阻隔性能。另外,当EVOH含量为10%(w)时,EVOH/LDPE共混物的阻隔性能相对纯LDPE有明显提升,之后进一步提高EVOH含量,阻隔性能变化不大。

全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烯-四氟乙烯共聚物平均分子量、分子量分布和流变特性

全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烯-四氟乙烯(PDD-TFE)共聚物是高性能含氟聚合物,开展PDD-TFE共聚物平均分子量(MW)、分子量分布(MWD)和流变特性研究对拓展其加工应用有重要意义。鉴于溶液法测定PDD-TFE共聚物MW及MWD存在难度,建立了由动态流变法和动态黏弹法获得PDD-TFE共聚物MW及MWD的改进方法。根据Fox方程、共聚物结构和性能参数得到了PDD-TFE共聚物的零切黏度与MW之间的关系;通过Carreau-Yasuda方程拟合PDD-TFE共聚物的复数黏度与频率之间的关系,得到了零切黏度。在实验测定PDD-TFE共聚物的储能模量与频率关系基础上,应用动态黏弹法得到其MW及MWD,并进一步研究了220℃时PDD-TFE共聚物的MW及MWD对共聚物熔体流变特性的影响,发现共聚物的MWD越宽,共聚物熔体的“剪切变稀”行为越明显;随着共聚物MW增大,共聚物熔体的非牛顿性越强。

低温等离子体活化氯丁橡胶和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及其复配改性沥青的性能

为提升胶粉改性沥青的性能,以与基质沥青质量比为11/100的氯丁橡胶(CR)和3/100的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为改性剂制备了改性沥青,采用低温等离子体活化CR/EVA以进一步提升复配改性沥青的性能,研究了单一改性、复配改性和低温等离子体活化复配改性沥青(A-CR/EVA-MA)的路用性能,并使用扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱分析了各改性沥青的微观机理。结果表明,各改性沥青的路用性能均有提升,总体表现为活化复配改性优于复配改性和单一改性;A-CR/EVA-MA的针入度、软化点、延度、布氏黏度及抗车辙因子较基质沥青分别提升了46%、47%、95%、253%和278%,存储稳定性也得到了进一步提高;低温等离子体活化技术增加了改性剂的比表面积和表面官能团含量,提高了改性剂对沥青中轻质组分的吸附能力,促进了CR和EVA与沥青的紧密结合,有效提升了改性沥青的路用性能。

我国乙烯-醋酸乙烯树脂的市场分析

乙烯-醋酸乙烯(EVA)树脂是以乙烯和醋酸乙烯酯为原料,采用本体聚合法生产的一种高附加值产品。近年来,随着光伏、涂覆等领域需求的不断增长,我国EVA树脂行业发展迅速。2023年,我国EVA树脂生产能力达到2450 kt/a,表观消费量达到3249.4 kt,随着新建和扩建装置的建成投产,我国EVA树脂的生产能力不断增长,供需矛盾进一步得到缓解。文章分析了我国EVA树脂的供需现状,指出了未来的发展趋势,并提出了今后的发展建议。

Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物加氢

以γ-Al_(2)O_(3)为原料、碳酸铵为沉淀剂,采用沉积-沉淀法制备了Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,将其应用于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物催化加氢。通过XRD、TEM、XPS、1HNMR和DSC对催化剂和产物进行了表征。考察了载体种类、Ni理论负载量(以载体质量为基准,下同)、反应条件对SIS加氢反应的影响。结果表明,以γ-Al_(2)O_(3)为载体并负载10%的Ni为催化剂、环己烷为溶剂、反应温度为140℃、反应压力为1MPa、反应时间3.0 h的条件下,催化剂具有最优活性,聚异戊二烯嵌段加氢度达到85%,副反应苯环的加氢度<10%。

膨胀石墨改性氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/聚丙烯弹性体的制备与性能

分别采用膨胀石墨和纳米Fe3O4插层膨胀石墨改性氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)/聚丙烯(PP)弹性体材料,探讨了膨胀石墨用量及纳米Fe3O4插层复合膨胀石墨对弹性体拉伸性能、回弹性和导电性能的影响规律。结果表明,膨胀石墨的加入可有效提高SEBS/PP弹性体的回弹性和导电性能,当膨胀石墨用量为3.5份(质量)时,弹性体的回弹性最佳,表面电阻率最低,但其拉伸强度有所下降。采用纳米Fe3O4插层膨胀石墨改性SEBS/PP弹性体可有效改善其拉伸性能,并可进一步降低表面电阻率和体积电阻率。

醋酸乙烯-乙烯改性抹灰砂浆早期干燥收缩分析

为缓解抹灰砂浆的早期干燥收缩,本文采用醋酸乙烯-乙烯(VAE)改性抹灰砂浆,通过正交试验探究了VAE、水胶比、粉煤灰、重钙对水泥砂浆早期干燥收缩的影响规律,采用灰色关联度分析了各因素对早期干燥收缩的影响程度,并采用核磁共振技术从细观尺度分析了VAE改性抹灰砂浆的孔隙结构分布。结果表明:各因素对砂浆早期干燥收缩影响程度由大到小依次为水胶比、VAE掺量、重钙掺量、粉煤灰掺量,并且最优组合为水胶比0.45、VAE掺量3%(质量分数,下同)、重钙掺量0%、粉煤灰掺量20%;VAE掺量在3%左右时,砂浆“三峰”峰值均有所降低,横向弛豫时间T_(2)谱积分面积最小,减少了有害孔和多害孔数量,此时砂浆孔结构分布均匀、形态复杂;VAE影响下砂浆的早期干燥收缩值与孔隙结构分形维数呈负相关函数,孔隙尺寸分布越均匀,形态越复杂,砂浆抵抗早期干燥收缩性能越强;实际工程中可以通过调节水胶比、VAE掺量控制砂浆的早期干燥收缩,通过调节粉煤灰、重钙掺量控制成本投入。

乙烯-丙烯酸及酯共聚物的结构研究

为进一步探究自由基聚合与配位共聚得到乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的支链结构差异,并对该支链结构差异性的本质原因进行解释,本研究对进口的乙烯-丙烯酸及酯共聚物的熔点、熔指、分子量、极性单体插入率以及共聚物的微观链结构进行表征分析。研究结果表明:(1)乙烯-丙烯酸及酯共聚物熔点范围为64.1~98.4℃,熔融指数范围为2.81~10.50 g/10 min。EMA、EEA、EBA的重均分子量(Mw)都在20万左右,分子量分布(M_(w)/M_(n))小于5.0。(2)EMA共聚物中极性单体MA是以支链末端和主链两种形式并存于聚乙烯链上,其中以支链末端为主。MA在聚乙烯链中没有连续插入结构,MA主要以无规形式插入聚乙烯中。(3)进口的EMA共聚物是通过高温高压自由基聚合得到,EMA共聚物链中含有丁基、戊基以及长支链,而配位聚合得到的EMA共聚物含有甲基、乙基、丙基等短支链以及长支链。两种聚合方式得到EMA聚合物的微观链结构存在明显差异。

多壁碳纳米管杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物载体的制备及性能

苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(SDB)为载体的Pt/SDB疏水催化剂是氢-水液相催化交换(LPCE)技术的重要材料。针对SDB载体疏水性不强和强度低等问题,通过KH570,KH560和KH550硅烷偶联剂改性多壁碳纳米管(MWCNTs),再杂化改性SDB载体。结果表明:杂化改性的SDB载体的水接触角提高了20°以上,抗压强度为基础SDB载体的1.6~3.8倍,热重分析的初始热分解温度提高了4.6~15.8℃。KH570处理的MWCNTs含有双键,可实现与苯乙烯、二乙烯基苯的三元共聚且掺杂均匀,杂化改性SDB载体效果最佳。

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/橡胶粉/碳九石油树脂复合改性高黏沥青的黏附性

为了改善高黏改性沥青与集料之间的黏附性,制备了基于碳九石油树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和橡胶粉的高黏改性沥青(HVAM-2),采用滴定法测定了其与集料之间的接触角并计算出黏附功。通过冻融劈裂试验、浸水飞散试验和汉堡车辙试验进一步验证了HVAM-2混合料的黏附性。结果表明,碳九石油树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和橡胶粉三种材料在沥青中形成的网格结构能够大幅度提高沥青的黏附性,有效改善沥青与集料之间的黏接能力;相比于基质沥青,HVAM-2的黏附功提高了72.9%,且HVAM-2沥青混合料具有良好的水稳定性。

撕裂模式下乙烯-丙烯酸甲酯共聚物/氯丁橡胶热塑性硫化胶的Mullins效应及其可逆回复

采用动态硫化法制备出乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)/氯丁橡胶(CR)热塑性硫化胶(TPV),考察了不同m(EMA)/m(CR)时TPV的撕裂强度,研究了撕裂模式下TPV的Mullins效应及其热处理下的可逆回复行为。结果表明,当m(EMA)/m(CR)为40/60时EMA/CR TPV的撕裂强度最高;在单轴循环撕裂模式下EMA/CR TPV存在明显的Mullins效应,当应变速率增大时EMA/CR TPV的最大撕裂强度、内耗和阻尼因子均呈增大趋势;当撕裂应变增大时EMA/CR TPV的最大撕裂强度、瞬时残余形变、内耗和阻尼因子均呈增大趋势,但应力软化因子呈减小趋势。热处理后EMA/CR TPV的Mullins效应的可逆回复能力增强,并且在80℃时的可逆回复效果达到最佳。

用核磁共振氢谱分析氢化苯乙烯-共轭二烯烃嵌段共聚物的苯环加氢度

采用核磁共振氢谱测定了苯乙烯-共轭二烯烃嵌段共聚物及其加氢反应产物氢化苯乙烯-共轭二烯烃嵌段共聚物(HSBC)的微观结构和组成,计算了HSBC的苯环加氢度,并与紫外光谱法的计算结果进行对比分析。结果表明,与紫外光谱法相比,核磁共振氢谱法具有步骤简单、快捷高效等优势,由其计算所得HSBC的苯环加氢度与紫外光谱法计算结果具有较好的一致性。

乙烯与1-己烯共聚合及其共聚物研究

在1 L聚合釜中进行乙烯与1-己烯共聚合,研究了乙烯与1-己烯共聚合的动力学、竞聚率及所制共聚物的结构与性能,并模拟了串联和并联工艺。结果表明:1-己烯的共聚合能力较好,且具有较好的氢调敏感性,共聚合过程平稳,共聚物颗粒形态较好;乙烯-1-己烯共聚物与参比试样物性基本相当,熔融焓、结晶焓和1-己烯含量略高。

乙烯-丙烯酸共聚物改性环氧树脂/UHMWPE纤维复合材料的制备与性能研究

使用乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)与环氧树脂复配作为基体,利用水基乳液浸渍超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维制备了复合材料,通过在树脂浸润性、树脂耐热性能、复合材料力学性能、界面结合情况以及微观形貌等方面的测试表征,对比了不同EAA含量的基体树脂对UHMWPE纤维复合材料性能的影响。结果表明,EAA与环氧树脂质量比为25∶75的共混体系一方面可发挥EAA组分与UHMWPE纤维间亲和力强的优势,另一方面还能凭借环氧树脂的刚性交联网络保持较高的耐热性能,体系的层间剪切强度达到8.7 MPa,在60℃下弯曲强度保持率接近80%,表现出优异的综合性能。

甲基丙烯酸羟乙酯改性乙烯-α-烯烃共聚物封装胶膜

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、苯乙烯(St)和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)为接枝单体,熔融接枝乙烯-α-烯烃共聚物(POE)制备POE-g-P(HEMA-co-St)(以下简称POE-g-PHS)和POE-g-P(HEMA-co-St-co-KH570)(以下简称POE-g-PHSK)。以过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC)为交联剂、POE-g-PHS和POE-g-PHSK为改性剂,分别加入POE基材中,经熔融共混和层压交联制备POE/POE-g-PHS胶膜和POE/POE-g-PHSK胶膜,研究了POE-g-PHS和POE-g-PHSK对胶膜的结构和性能的影响。结果表明,随着POE-g-PHS和POE-g-PHSK含量的增加,POE预制膜的防交联剂迁移能力明显提升;同时,POE胶膜交联度的提升和结晶度的变化也影响其综合性能。当POE-g-PHS和POE-g-PHSK质量分数分别为9%和6%时,综合性能最优。预制膜表面摩擦系数变化率从17.13%分别降低到0.53%和0.49%,胶膜交联度从86.28%分别提高至89.87%和90.91%,剥离强度从12.86 N/cm分别提升至20.86 N/cm和32.14N/cm,同时,抗紫外老化性能、力学性能和体积电阻率等性能均有提升。

溶液法接枝改性乙烯-丁烯共聚物工艺研究

溶液法接枝改性聚烯烃,具有接枝均匀、单体残留少等优点,在一些高端应用领域具有优势。采用马来酸酐为接枝单体,考察了单体用量、反应时间、反应温度、溶剂用量、催化剂用量等条件对接枝率的影响。结果表明,反应温度125℃,反应时间2 h,环己酮质量为300%乙烯-丁烯共聚物质量,马来酸酐用量为乙烯-丁烯共聚物质量的25%,BPO用量为乙烯-丁烯共聚物质量的4%时,接枝率可达1.02%。

颗粒持液条件下乙烯/1-辛烯共聚合行为研究

本文考察了不同反应条件对乙烯/1-辛烯共聚合行为以及聚合产品的影响。结果表明,在不存在惰性冷剂的条件下,1-辛烯在共聚体系中亦发挥了冷剂的作用,可提高乙烯在活性位点周围的局部浓度,使得聚合活性随1-辛烯浓度的增加而增加;而在加入惰性冷剂后,共聚单体效应令乙烯在共聚反应中插入速率降低。同时,反应中随着共聚单体浓度的增加,聚合产品中1-辛烯支链含量也逐渐增加,这是由于随着1-辛烯的加入,其在催化剂活性位点处的浓度也提高,1-辛烯在聚合反应中的插入率增大。据此可确定优选的反应温度。