茂金属催化剂与传统乙丙橡胶催化剂的比较

茂金属催化剂由锆、铪、钛等过渡金属和环戊二烯(芴环、茚环)及其衍生物等环状不饱和结构主催化剂和甲基铝氧烷(MAO)助催化剂组成。传统乙丙橡胶生产最初采用钒系催化剂体系，存在着活性低、寿命短、毒性高和聚合物颜色深等缺点，已被淘汰。目前乙丙橡胶装置应用较多的是钛系催化剂体系，其活性高但容易生成乙烯长链段，产生结晶，影响橡胶性能。而茂金属催化剂具有传统钒系、钛系催化剂所无可比拟的优点：(1)聚合活性高；(2)产物的相对分子质量分布窄；(3)共聚单体结合均匀；(4)能够进行间规聚合；(5)对现有工艺的适应性强引。由于茂金属催化剂聚合活性高，催化剂用量少，余物含量少，因此聚合产物不用脱除残留催化剂，产品颜色透亮，聚合物结构均匀，产物的相对分子质量分布窄，物理机械性能优异，尤其通过改变茂金属结构可以准确地调节乙烯、丙烯和二烯烃的组成，在很大范围内调控聚合物的微观结构，从而合成出具有新型链结构的、不同用途的产品。活性单一、高效的茂金属催化剂开发成功无疑给乙丙橡胶工业的发展注入了新的动力。茂金属催化剂通常可以分为普通型、桥链型和限定几何构型等几种结构。目前在乙丙橡胶应用领域已经工业化的多为后两者。其各种结构的具体内容是：(1)普通结构型，这是最早使用的一种茂金属催化剂，结构比较简单，是2个环戊二烯夹持过渡金属的烷基化合物或卤化物，其中双环戊二烯可以被双茚基或双芴基取代；(2)桥链结构型，它是在普通结构型基础上用烷基连接2个环结构，以防止结构旋转，赋予茂金属催化剂主体刚性；(3)限定几何构型，它是用氨基取代普通结构中的一个环戊二烯基，以烷基或硅烷基作桥链与另一个环戊二烯基相接，用其合成乙丙橡胶时可设计和控制聚合物分子结构、多分散性和长链支化结构以及单体结合量。