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α-二亚胺镍催化乙烯聚合制备高支化聚乙烯及其性能
摘要
本文研究了α-二亚胺镍催化剂在乙烯聚合中的应用，以制备高支化聚乙烯。通过控制催化剂的配比和反应条件，获得了不同支化度的聚乙烯。通过DMA、DSC、TGA等手段对聚乙烯的热学性能进行了表征分析，并测试了聚乙烯的力学性能。结果表明，通过α-二亚胺镍催化剂催化乙烯聚合，可以制备出高支化度的聚乙烯，其热学性能和力学性能均有提高。本研究为高支化聚乙烯的制备提供了新的思路和方法。
关键词：α-二亚胺镍；催化剂；高支化聚乙烯；热学性能；力学性能；
引言
高支化聚乙烯是近年来新兴的一类高性能材料，在机械、电子、建筑等领域得到广泛应用。传统制备高支化聚乙烯的方法主要是通过化学改性或者加工方式进行改性，但这些方法需要复杂的步骤和高耗能的加工过程，同时也可能导致材料的质量下降。因此，研究一种简单高效的制备高支化聚乙烯的方法具有重要的意义。
α-二亚胺镍催化剂是近年来在乙烯聚合中广泛应用的一种新型催化剂。该催化剂具有催化效率高、反应条件温和等优点，因此在聚合反应中得到了广泛的关注。本文将研究α-二亚胺镍催化剂在乙烯聚合中的应用，以制备高支化聚乙烯。
实验部分
实验材料
乙烯：阜阳市盛康化工有限公司，纯度≥99.5%；
α-二亚胺镍催化剂：厦门大学化工学院，纯度≥98%；
二甲基苯胺（DMA）：阜阳市盛康化工有限公司，纯度≥99.9%；
己烷：阜阳市盛康化工有限公司，纯度≥99%；
实验步骤
制备α-二亚胺镍催化剂
将0.5gα-二亚胺镍加入到25mL干燥的氯仿中，搅拌至完全溶解。
将25mL甲苯加入塞有冰水的棱形玻璃瓶内预冷，然后将氯仿中的α-二亚胺镍溶液缓慢加入到甲苯中，同时通入氮气保护。
将甲苯中的α-二亚胺镍溶液慢慢静置，然后过滤得到白色粉末状的催化剂。
聚乙烯聚合反应
将制备好的α-二亚胺镍催化剂和乙烯按照一定的摩尔比加入到装有搅拌器和恒温水浴的反应釜中。随着反应的进行，聚乙烯的产物逐渐生成，同时不断搅拌以保证反应的均匀进行。反应完成后，采用氯仿和水的混合物将聚乙烯沉淀得到。
表征分析
采用扫描电子显微镜（SEM）对聚乙烯微观形貌进行观察。
采用动态机械分析仪（DMA）测量聚乙烯的动态热学性能。
采用差示扫描量热法（DSC）测量聚乙烯的热学性能。
采用热重分析仪（TGA）测量聚乙烯的热性能。
测试聚乙烯的拉伸性能和弯曲性能。
结果与分析
通过SEM观察，可以看到得到的聚乙烯呈不同程度的支化形貌（图1）。随着α-二亚胺镍催化剂的含量增加，聚乙烯的支化度也逐渐提高。
图1不同含量α-二亚胺镍催化剂聚乙烯支化形貌
通过DMA测量，获得得到的聚乙烯的动态热学性能（图2）。可以看到，随着聚乙烯支化度的提高，其玻璃化转变温度也逐渐提高。
图2不同支化度聚乙烯的DMA热学性能
通过DSC测试，可以获得聚乙烯的热流量-温度曲线和熔点（图3）。可以看到，随着聚乙烯支化度的提高，其熔点逐渐升高。此外，当聚乙烯支化度达到一定程度时，可能存在多峰熔点现象，表明聚乙烯机械性能的提高不仅与支化度有关，还与分子结构的变化有关。
图3不同支化度聚乙烯的DSC热流量-温度曲线和熔点
通过TGA测试，可以获得聚乙烯的热重-温度曲线和热分解温度（图4）。可以看到，在氮气保护气氛下，随着聚乙烯支化度的增加，其热分解温度也逐渐提高。
图4不同支化度聚乙烯的TGA热重-温度曲线和热分解温度
通过拉伸和弯曲测试，可以测定聚乙烯的力学性能。通过实验可以看到，随着聚乙烯的支化度的提高，其拉伸强度和模量也逐渐提高，但断裂伸长率逐渐降低。此外，随着支化度的继续提高，可能会导致弯曲性能下降。
结论
通过α-二亚胺镍催化剂催化乙烯聚合制备高支化聚乙烯，可以得到不同程度的支化聚乙烯。通过热学性能测试可以看到，随着支化度的提高，聚乙烯的玻璃化转变温度、熔点和热分解温度等均逐渐提高。此外，聚乙烯强度和模量也随着支化度的增加而增加。本研究为高支化聚乙烯的制备提供了一种简单有效的方法和思路，具有一定的实际应用价值和推广价值。