單中心催化劑聚烯烴材料的研究進展

王 偉

（中國石化 北京化工研究院，北京 100013）

聚烯烴是日常生活中最重要的合成聚合物材料。近年來，具有新型功能、高附加值的聚烯烴材料逐漸引起研究人員的關注。催化劑技術決定了聚烯烴的發展，從傳統的Ziegler-Natta（Z-N）催化劑到茂金屬催化劑、非茂金屬催化劑和后過渡金屬催化劑，烯烴聚合發展的歷史就是烯烴催化劑發展的歷史。催化劑技術是聚烯烴工業的命脈［1］，與傳統的Z-N催化劑相比，茂金屬及其他均相催化劑具有更優秀的聚合行為，可賦予聚烯烴材料獨特的結構和性能［2］。

本文綜述了烯烴聚合單中心催化劑的研究進展，介紹了單中心催化劑的工業化進程和主要相關產品及其市場，對可能使用單中心催化劑生產的潛在產品進行了展望，并對這方面的研究開發提出了建議。

1 單中心催化劑

1957年研究者發現［3］，在Et3Al或Et2AlCl存在時，二氯二茂鈦（Cp2TiCl2）可催化乙烯聚合，但聚合活性太低，不符合工業應用的要求。直至1980年Sinn等［4］發現，采用甲基鋁氧烷 （MAO）為助催化劑時，茂金屬催化乙烯聚合的活性可大幅提高。此后，茂金屬催化烯烴聚合的研究不斷有新的突破。Kaminsky等［5］合成出可用于聚合等規聚丙烯的橋聯手性茂金屬催化劑；Mallin等［6］利用手性茂鈦催化劑，首次采用丙烯單體合成出了熱塑性彈性體；Coates等［7］利用非橋聯茂金屬催化劑合成了立體嵌段聚丙烯（PP）。

單茂金屬或半茂金屬化合物是指帶有一個環戊二烯基或其衍生物的過渡金屬化合物。1986年，Ishihara等［8-9］采用單茂金屬催化劑合成了間規聚苯乙烯（sPS）；1990年，Dow 公司和Exxon公司幾乎同時申請了關于“限制幾何構型”催化劑（CGC）在烯烴聚合應用的專利［10-11］；1991年，Dow公司［12］申請了帶烷氧基的單茂金屬用于烯烴聚合催化劑的專利，但聚合活性并不高；1998年，Nomura等［13］發現，帶芳氧基的單茂金屬催化劑的乙烯聚合活性遠高于Dow公司的帶烷氧基單茂金屬催化劑。該研究組［14-15］把這類催化劑的用途大大擴展，實現了多種單體的聚合和共聚，甚至使一些傳統不可聚合的單體也能與乙烯共聚，如環己烯［16］。其他比較典型的單茂金屬催化劑還包括脒基配位［17］、胺基配位［18］、膦亞胺基配位［19］、亞胺基配位［20］等單茂金屬。

后過渡金屬是一類重要的烯烴聚合催化劑。1995年，DuPont公司［21］開發了以二亞胺為配體的鎳、鈀化合物作為烯烴聚合催化劑。1998年，BP公司［22］和DuPont公司［23］同時公開了鐵催化劑的專利。2000年，Younkin等［24］開發了一種中性鎳催化劑，該催化劑催化烯烴聚合時不需外加任何助催化劑，且對雜質不敏感，并可將部分雜質引入到聚合物鏈中。2002年，Bielawski等［25］以環狀二烯為單體，采用釕催化劑進行開環易位聚合，通過對催化劑結構的控制，得到一種十分奇特的“聚烯烴材料”——沒有鏈末端的“環狀聚乙烯”。他們認為，聚乙烯（PE）的很多缺陷和不足是由鏈末端的存在造成的，沒有鏈末端的PE在很多性能上將大大超越直鏈PE。

無環戊二烯基及其衍生物配位的單中心催化劑被稱為非茂金屬催化劑，其中研究最多的是ⅣB族的過渡金屬。非茂金屬催化劑常用的配位元素是N，O，P，S［26］。Mitsui公司的FI催化劑［27-28］為兩個二齒一價配體與ⅣB族金屬形成的六配位的化合物，催化活性很高。還有許多不同于FI催化劑配體結構的非茂金屬催化劑［2］。本課題組［29］曾采用非茂鈦催化劑用于乙烯聚合，得到的PE相對分子質量大于106。此外，三齒配體和四齒配體也廣泛應用于烯烴聚合催化劑的研究。還有一種配體，由于其結構類似環戊二烯，但環中含有N，P，B原子，稱為“類Cp配體”。

Dow公司［30-31］發現，在烯烴聚合催化體系中同時使用兩種非茂催化劑（一種共聚能力很強，另一種幾乎不能共聚），通過引入“鏈穿梭劑”可形成既含剛性的乙烯均聚鏈段，又含柔性的共聚鏈段的多嵌段結構聚合物。Klosin等［32］設計了一種新型非茂催化劑，并稱該催化劑在耐溫性、高溫活性、共聚性以及聚合物相對分子質量方面已全面超越CGC催化劑。

除上述ⅣB族金屬和鐵、鎳等后過渡金屬的化合物，ⅢB族的鈧、鑭系稀土元素以及過渡金屬釩、鉻也常用于烯烴聚合。釩催化劑除用于生產乙丙三元橡膠之外，還有很多新興的用途［33-34］；鉻是Phillips催化劑的主要成分，有機鉻化合物催化劑不僅可生產烯烴的低聚物和齊聚物，也可催化烯烴聚合得到高相對分子質量的聚合物。

在烯烴聚合領域中，對水相自由基乳液聚合、懸浮聚合等的研究已十分成熟，由于前過渡金屬催化劑對H2O和O2敏感，水相烯烴配位聚合的發展較緩慢。低親氧性、高活性的后過渡金屬催化劑的出現使水相催化成為可能［35-36］。

助催化劑在單中心催化劑發展過程中作用巨大，助催化劑MAO的出現使茂金屬催化體系的聚合活性大幅提高。在MAO之后，還開發了改性MAO和非水解法制備的MAO［37］。另一類重要的助催化劑是含硼化合物的組合助催化劑。Yang等［38-39］發現，三五氟苯硼可用做茂金屬催化體系的高效助催化劑。

為了適應聚烯烴工業裝置，茂金屬催化劑必須進行負載化［40］。SiO2是最常用的載體，其他無機金屬鹽如MgCl2，MgF2，CaF2，AlF3，Al2O3也可用做載體。與無機物載體相比，聚合物載體有明顯的優點：載體結構均一，有利于保持活性中心的單一性；產品灰分含量低；可直接制得分散均勻的反應器合金；橡膠產品不會結團或黏釜。Roscoe等［41］認為，如果選用的聚合物載體可被單體溶脹而并不溶于單體，那么聚合過程看起來是非均相體系，實際上是一種微觀均相的“類溶液”環境，聚合將保持均相催化劑聚合的特性。他們采用輕度交聯的PS為載體制備了茂金屬催化劑，采用該催化劑制備的乙烯/1-己烯共聚物分散性好、流動性好，聚合物粒徑隨聚合時間的延長而增大。

單中心催化劑的結構明確，可通過調整催化劑結構來控制聚合行為和聚合物結構。同時，由于單中心催化劑的共聚能力強，在相同條件下采用單中心催化劑制備的聚合物中共聚單體含量高于使用傳統Z-N催化劑。適用于單中心催化劑的共聚單體范圍要遠大于傳統Z-N催化劑，許多不能參與Z-N聚合體系的單體可通過單中心催化劑進行烯烴聚合，從而使聚烯烴材料具有新的結構和性能，為拓展聚烯烴材料應用市場和聚烯烴功能差異化提供了可能。

2 單中心催化劑的工業化進程與市場

2007年茂金屬聚烯烴樹脂產能達3 875 kt，其中線型低密度聚乙烯（LLDPE）占74%，PP占12%，彈性體和塑性體占12%，高密度聚乙烯（HDPE）占2%［42-44］。除此之外，茂金屬樹脂產品還包括sPS和環烯烴共聚物（COC）等。

2.1 單中心催化劑PE產品

世界上主要的石化公司都擁有自己的茂金屬PE產品，包括LLDPE、中密度聚乙烯（MDPE）和HDPE。ExxonMobil公司最早開發了商品名為Exceed的以己烯為共聚單體的LLDPE，其薄膜產品具有優異的韌性、強度、抗沖強度、光學特性、熱封性能、減薄的潛力和更好的包裝完整性。2008年推出的商品名為Enable的LLDPE性能優于低密度PE，可應用于農用大棚膜的生產［45-46］并已獲得中國農用塑料應用技術學會的認可。LyondellBasell公司的商品Luflexen主要應用于薄膜和塑料改性。其子公司Equistar的商品Starflex以己烯為共聚單體，可應用于食品包裝、醫藥包裝膜、重包裝袋、非食品包裝、收縮纏繞膜和農膜。Equistar公司在淤漿環管裝置上生產的Petrothene LTTR 390 HDPE可用于吹膜，其透明度、抗沖強度和抗撕裂性能均衡，擠出性能和膜泡穩定性優異，薄膜非常均勻［47］。

Total公司［48］主要生產用于制造薄膜和管材的MDPE和HPPE，產品潔凈度好、光澤度高、透明度好，同時具有良好的氣體阻隔性、抗化學品性、改進的加工性能和機械性能等優點，主要用于制造薄膜、滾塑、吹塑、人造草坪、蓋子及密封件。

采用雙氣相反應器工藝生產的商品Evolue具有良好的加工性［49］，制備的薄膜熱封溫度低、強度高、抗黏結性好且成型性好。Evolue大部分牌號用于吹膜和流延膜，個別牌號用于滾塑、管材和電纜。Evolue H是采用淤漿多段聚合工藝生產的、以辛烯為共聚單體的中高密度PE產品，具有高剛性、高抗沖強度、高長期強度和耐藥品性等特點，用于薄膜和容器制造時可使薄膜和容器減重、減薄，并可提高加工速度。

2004年，NOVA公司推出的商品Surpass［50］是采用雙反應器（第Ⅰ反應器使用單中心催化劑，第Ⅱ反應器使用Ti/V混合催化劑）中壓溶液法工藝制備的辛烯共聚LLDPE，包括薄膜級、薄壁注塑級和滾塑級產品。薄膜級產品加工性能優良，韌性和透明性好；薄壁注塑級產品可在較低的熔融溫度下加工，其剛性、低溫韌性及透明性均優良。Surpass還有中高密度的產品，可用于薄膜、海洋制品和食品包裝等。Borealis公司的商品Borecene［51］具有相對分子質量分布窄、共聚單體分布均一的特點，可用于制備地下和基礎應用產品、厚壁制品、大容器和發泡制品。Dow公司采用溶液法和Insite技術生產的商品名為Elite［52］的特點是：力學性能、加工性很好，具有密封性和韌性，高延伸性和高抗穿刺性，抗沖強度和加工性，硬度和抗沖強度及其他許多特性的組合，可廣泛應用于薄膜、復合膜、滾塑和涂覆產品的生產。Chevron Phillips公司的商品mPact采用茂金屬催化劑和環管淤漿法工藝生產，用于薄膜、吹塑制品等，產品易于加工，制品強度高，光學性能良好。Univation公司的PE管材BMC 200采用復配催化劑制備，催化體系包括單茚鋯催化劑和非茂催化劑，產品符合PE100的標準，與商品化的PE100相比，其聚合物相對分子質量雙峰分布更明顯，支化分布也更合理。其他一些如Sumitomo，Daelim，Mitsubishi，INEOS，LG等公司也生產單中心/茂金屬PE產品。

中國石化北京化工研究院一直致力于茂金屬氣相法PE的研究，2011年，采用該院自主開發的催化劑在中國石化齊魯石化公司進行了膜料和管材料的工業應用實驗和生產，成功開發了膜料QHM-22F和耐熱PE管材料QHM-23F。中國石油大慶石化公司引進Univation公司的氣相茂金屬PE技術，自2008年開始試車，目前可生產HPR18H10AX和HPR18H27DX兩個牌號，主要用于薄膜制造。

2.2 茂金屬PP

2008年全球茂金屬PP的需求量為288 kt，預計到2013年需求量將會超過500 kt。目前主要應用于紡絲、無紡布、注塑和薄膜［42-44］。

ExxonMobil公司的商品Achieve可用于制備食品級制品、紡粘無紡布和細旦絲。Achieve 6936G1的熔融指數（MFR）（10 min）為1 550 g，適用于熔噴法加工，生產的纖維柔順性好，制備的無紡布具有很高的阻隔性［45-46］。LyondellBasell公司是世界上最大的PP供應商［47］，商品名為Metocene的茂金屬PP產品包括均聚和無規共聚產品，主要用于制造紡絲、無紡布、短纖、食品容器、包裝、薄壁容器和醫療衛生用品等。該公司還開發了主要應用于透明食品容器和包裝的Clyrell EM 248U和醫療衛生的Purell HM 671T。商品名為Pristone的丙烯共聚物系列產品具有透明性、加工性和機械性能良好的特點，可用于制造兒童飲料瓶、食品容器、個人護理用品包裝和醫用設施。

Total公司茂金屬PP產品包括MR系列、Finacene以及sPP［48］。MR產品用于無紡布高速紡絲和流延膜制品。Finacene產品用于食品級制品、熔融紡絲和紡粘纖維。Total公司是惟一的sPP供應商，采用本體環管工藝生產的sPP透明度高，其楊氏模量和熱封溫度與丙烯無規共聚物相當，熱封性能優異，可用于擠出片材、流延膜、取向膜及食品級包裝的生產。JPP公司商品名為Wintec的茂金屬丙烯無規共聚產品透明度高、耐溫性優良，可用于制造食品容器、高透明流延膜和多層共擠膜。另一個商品名為Welnex的PP產品具有高透明度和耐熱特性，適合制造食品包裝、醫療用品、電腦配件和改性材料等柔軟、高透明和耐熱的產品。

彈性均聚聚丙烯（EHPP）的潛在用途有包裝、電纜、緩沖材料和汽車部件等，是PP的一個重要的發展方向。EHPP從結構上分兩種：一是立構嵌段PP，即等規和無規PP的兩嵌段或多嵌段共聚物；另一個是高相對分子質量無規PP。很多研究［6-7，53-55］使用茂金屬催化劑合成了立體嵌段PP。Montell公司［56］開發了一種無手性的橋聯茂鋯催化劑，用于合成高相對分子質量和高度無規的PP彈性體。

2.3 聚烯烴彈性體、塑性體和橡膠

Dow公司擁有多個牌號的聚烯烴彈性體和塑性體產品［52］。其中，商品名為Engage的乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物具有良好的柔曲性、韌性和加工性，主要用于聚合物改性和制備電線電纜、鞋材、交聯發泡材料、管件和軟管等；商品名為Affinify的聚烯烴塑性體的光學性能、機械性能和熱封性能優良，與其他樹脂的相容性好，可用于聚合物改性、熱熔膠和食品包裝的生產；采用非茂金屬催化劑生產的商品名為Versify的乙丙共聚物，可用于吹膜、密封劑和纖維，還可用于雙向拉伸PE和雙向拉伸PP的生產；采用氣相工藝生產的商品名為Nordel的乙烯-丙烯-二烯的三元共聚物，可用于制造汽車和自行車輪胎內胎、電線電纜、汽車零部件、制冷系統軟管和異型材擠出等；商品ENR有3個實驗牌號，其產品相對分子質量分布較寬，長鏈支化程度高，熔體強度高，剪切變稀性能強，可用于聚烯烴添加劑、電線電纜和交聯發泡等領域。2008年，Dow公司宣布與泰國SCG集團合資生產Affinity和Engage彈性體［57］。

ExxonMobil公司的商品名為Exact的聚烯烴塑性體是乙烯和辛烯、己烯或丁烯的共聚物，它與PP的相容性好，可用于聚烯烴材料或乙烯-醋酸乙烯共聚物的改性，也可單獨用做包裝材料。商品名為Vistamaxx的丙乙彈性體是由丙烯與少量的乙烯共聚合而制得，具有與其他聚合物相容性好、易于加工的特點，可單獨用做原料，也可與其他聚合物形成共混物。ExxonMobil公司于2005年建成投產茂金屬乙烯彈性體新工廠，產能提高90 kt，生產的商品名為Vistalon的 EP（D）M橡膠可用于中低壓電線電纜料，具有良好的曲撓性、潔凈性和可加工性，由Vistalon 722 EPM橡膠制成的電纜已通過了長期電氣性能測試［45-46］。

2008年，全球彈性體/塑性體每年產能為650 kt，市場消費約為500 kt。中國市場每年消費乙烯基彈性體為20 kt，預計年增長率8.8%；每年消費乙烯基塑性體接近20 kt，預計年增長率6.9%。

2.4 環烯聚合物和環烯烴共聚物

環烯聚合物（COP）和COC是以環狀烯烴為單體，通過配位聚合或開環易位聚合制備的均聚物或共聚物，具有良好的耐熱性和光學性能。目前主要有4家公司的產品：Ticona公司商品名為TOPAS的乙烯/降冰片烯共聚物［61］；Mitsui公司商品名為APEL的乙烯/四環癸烯共聚物［59］；Zeon公司的商品ZEONEX和ZEONOR［62］；JSR公司的商品ARTON［63］。COC的主要競爭材料是聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和ABS，應用范圍為醫療器材、汽車、電子電器、光學制品及數字儲存材料［42-44］。2008年Mitsui公司的第二套APEL生產裝置投入運營，年產量為3 kt。目前，Mitsui公司擁有年產6.4 kt APEL的生產能力。APEL產品主要用于醫療器材、汽車、電子電器以及光學制品和數字存儲材料，其中，光學材料占75%市場份額，醫用材料占20%市場份額［59］。

2008年全球COC需求量為28 kt。據預測，目前全球COC需求年增長率為4.8%，到2013年全球需求量可達35 kt。市場主要以歐洲、北美和日本為主［42-44］。

2.5 sPS

Idemitsu公司和Dow公司已生產出預商品化的sPS產品。sPS的特點是：熔點高（264～277 ℃）、維卡軟化點高（254 ℃）、結晶速率快、密度低、彈性模量高、電絕緣性能好、尺寸穩定性較高和耐化學溶劑性強。采用玻璃纖維、高強纖維等增強材料對sPS進行改性可進一步提高其性能［52，64］。sPS應用范圍包括汽車工業、包裝、爐具加熱材料、外科和牙科設備、相紙用薄膜、磁性薄膜、電絕緣膜、集成電路、插件板以及模塊磁性記錄載體等；同時它還可作為改性劑，改善ABS的耐熱性及PP的強度和彎曲模量。

2.6 乙烯-苯乙烯共聚物

1996年，Dow公司采用Insite技術成功開發商品名為Index的乙烯/苯乙烯共聚物（ESI）。產品分為富含乙烯系列和富含苯乙烯系列，主要用于生產包裝品、日用品、保溫材料、隔音材料、墊圈、密封條以及用于塑料和瀝青的改性材料［42-44］。隨著2003年Dow公司停止ESI的生產和銷售，至今全球已沒有ESI的供應商，但Dow化學正在進行α-烯烴與苯乙烯的三元共聚的研究和開發［65］。

2.7 烯烴嵌段共聚物

ExxonMobil公司采用釩催化劑和茂金屬催化劑生產了烯烴嵌段共聚物，如Vistamaxx［42-44］。Dow公司于2008年采用“鏈穿梭”技術生產的Infuse［30-31］具有獨特的嵌段結構以及優秀的力學性能和加工性能。產品可用于制造液體包裝、保健和衛生品、黏合劑、泡沫等，目前Dow公司推出了9個試驗牌號［52］，產品的MFR（10 min）為0.5～15 g，密度為0.860～0.880 g/cm3。

闊葉樹種，在京城及周邊木材市場上進入4季度銷路仍然暢通。與針葉原木市場相同的是，在京城以及周邊木材市場上經營東北原木的商家普遍認同的仍是俄產木材。這一塊闊葉原木由于需求不減，資源品質有保證，價格水平下行機會幾乎全無。另外，從俄方進口的北洋闊葉樹種原木像榆木、楸木、樺木、楊木、柞木、椴木和水曲柳，不僅需求仍然保持著前兩個月的強勁勢頭，其銷售價位也繼續堅挺上揚，例如北方市場最認可的水曲柳大徑級優質新材售價最強能夠沖高到5 000元/m3以上，一般材也就能賣到4 500元/m3左右。

2.8 茂金屬聚烯烴蠟

2006年Mitsui公司發布了低相對分子質量茂金屬聚乙烯蠟產品Excerex，該產品產自日本巖國的一套9 kt/a的裝置。Excerex的熔點低、流動性好，將它添加到樹脂中可降低加工過程中的摩擦力和能耗，降低廢品率。研究結果表明［59］，添加1%（w）的Excerex可降低能耗14%，提高產量15%，Excerex還可提高PP的抗沖強度。

Clariant公司開發了商品名為Licocene的茂金屬聚烯烴蠟，包括PE蠟和PP蠟。產品的熔點、黏度和硬度等指標可在很大的范圍內調節，可用做聚烯烴的潤滑添加劑、顏料的分散助劑和加工助劑等Licocene PE MA 4351是采用馬來酸酐（含量為8%（w））接枝的茂金屬PE蠟，該產品與PE和天然纖維具有良好的親和性，可作為相容劑和潤滑劑。目前這一材料已應用于新梅賽德斯S級轎車中的車座鉤，并已得到幾家全球汽車制造商認可［66］。

2.9 黏度改進劑

2010年，ExxonMobil公司推出茂金屬聚α-烯烴基礎油（PAO）產品。PAO是潤滑油的基礎合成油，茂金屬PAO的多數技術指標和傳統PAO類似，但剪切穩定性、黏度指數及低溫性能較之有大幅提高［45-46］。2011年，Chevron Phillips公司推出商品名為Synfluid的茂金屬PAO，可用于合成齒輪油、潤滑油等［52］。Dow公司的實驗牌號NDR 145是一種無定形的、二烯含量很低的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物，它可作為黏度改性劑用于合成機油、油脂和潤滑油［67］。

2.10 茂金屬/單中心催化劑功能化烯烴聚合物

聚烯烴鏈的非極性、表面能低和分子呈化學惰性等特性限制了它的應用。采用以下方法可得到功能化聚烯烴材料：對聚合后的聚烯烴進行化學改性；共聚時引入反應性基團，聚合后將其轉化為功能性基團；直接用α-烯烴與帶官能團的單體共聚。采用直接與帶官能團單體共聚方法得到的產品，由于極性單體在聚合物中分布均一，性能較好。官能團的引入可改善聚烯烴的黏合性、染色性、印刷性、耐溶劑性和相容性等。直接與帶官能團單體共聚可采用兩種聚合方式：一是自由基聚合，如DuPont公司的Surlyn樹脂和乙烯-醋酸乙烯共聚物采用此方法制備；另一種是采用過渡金屬催化劑的配位聚合。自由基聚合的單體選擇范圍較窄，一般只能進行乙烯共聚，高級α-烯烴很難聚合，且自由基聚合對于聚合的控制較差，極性單體分布不均一，而采用配位聚合可很好地解決這些問題。

帶極性基團的單體對聚合過程的配位、增長會產生嚴重影響，易導致聚合活性降低甚至失活，而后過渡金屬元素屬于低親氧性，受極性單體影響較小，所以常用于極性單體的共聚［24，68］。

茂金屬催化劑可實現ω-烯酯單體與乙烯、丙烯的共聚，但用于催化乙烯與9-十烯甲基酯共聚，丙烯與9-十烯甲基酯、10-十一烯異丁基酯共聚時，活性顯著降低［69-70］。茂金屬催化劑還可實現11-氯-1-十一烯與1-庚烯、乙烯和丙烯的共聚［71］，N，N-二（三甲硅基） -1-胺基-10-十一烯與乙烯的共聚［72］等。使用非茂鋯系催化劑催化乙烯與十一烯醇進行共聚，活性與乙烯均聚基本相當，極性單體在聚合物中的含量超過8%（x）［73］。采用FI催化劑催化5-己烯基-1-醋酸酯與乙烯共聚時，隨共聚單體用量的增加，極性單體在聚合物中含量增加，最高可達3.2 %（x），但聚合活性和聚合物相對分子質量均明顯下降［74］。Schiff堿配位的鈦催化劑可催化α-烯烴與極性單體共聚［75］。利用三齒配體配位的鈦催化劑可實現乙烯與極性單體的共聚，且單體適用范圍廣，活性較高，共聚單體插入率可超過8%（x）［76］。本課題組采用單中心鈦催化劑，以短鏈極性單體為共聚單體，可得到極性單體含量大于8%（x）的聚合物，且聚合活性較高，聚合物的相對分子質量大［77-78］。

α-烯烴與極性單體共聚存在以下問題：由于單體上的極性基團極易與活性中心配位，聚合活性較低；α-烯烴與極性單體共聚得到的聚合物相對分子質量較低。

高性能、高附加值的聚烯烴特種材料在未來的需求將越來越大。目前的市場需求表明，聚烯烴產品越來越要求性能精細化和差異化。茂金屬/單中心聚烯烴產品不僅可單獨用做樹脂材料，而且可作為添加劑、改性劑，極大地改善傳統材料的性能。新興的單中心催化劑聚烯烴樹脂產品在很多領域可替代或部分替代傳統高成本、高污染的材料，體現高性能、高效益、環保和綠色低碳的理念。

3 結語

單中心催化劑的研究與開發將促進聚烯烴產品的差異化和升級換代。它可賦予聚烯烴材料新的結構、組成和功能。實現材料的結構與組成差異化的最重要、最直接的就是催化劑。我國烯烴聚合單中心催化劑的研究應主要集中在以下幾點。

新型均相催化劑的研究與開發。樹脂性能的革新在于催化體系的革新，催化劑的合成是開發新型均相單中心催化劑的基礎和關鍵，金屬有機化學在單中心催化劑發展中起著至關重要的作用。

單中心催化劑體系中的助催化劑成本十分高，研究開發廉價、高效的助催化劑可大幅降低生產成本；助催化劑不僅對聚合活性有重要影響，還可能賦予催化劑新的催化特性，并在一定程度上影響聚合物結構。

結合經濟發展的趨勢，以高性能、低成本、易回收的聚烯烴材料替代傳統材料，發展功能性材料，如新能源電池材料、數字存儲材料、汽車用材料、醫療器械材料和抗菌材料等。拓展單體使用范圍以得到全新結構、組成的新型聚合物，提升樹脂的性能，替代傳統高污染、高成本材料。

單中心催化劑負載化研究應集中在提高活性、適應工藝、拓展單體范圍和提升聚合物性能等方面，包括新型載體和負載方法的研究，充分發揮單中心催化劑的特點，并賦予催化劑新的特點，具備良好的裝置適應性。

應對一些前沿的技術進行研究，如中性催化劑、烯烴的水相配位聚合、氣相聚合無載體催化劑等。

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