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FI催化剂的工业应用我们大家都知道过渡金属分为前过渡金属和后过渡金属，前过渡金属包括第四副族到第七副族的金属元素，后过渡金属就是第八副族的元素。我研究的FI催化剂中络合的金属原子主要就来自前过渡金属中第四副族中的Ti、Zr、Hf这三种元素。FI催化剂全称是（Fenokishi-Imincatalyst）指的是双苯氧基亚胺配体螯合第四副族前过渡金属而形成的，该催化剂是由日本的MitsuiChemicals公司催化剂科学研究所的Fujita研究小组首先发现的。由于FI催化剂相关的内容也很多，从制备、表征、开发、应用等等各个方面，由于时间的关系我给大家介绍FI催化剂在工业上应用的一个难题的解决，以便大家对于FI催化剂有一定的理解。在科学研究中，我们一般通过平行试验对比的方法，来说明作为对比的比较对象的优势和缺点，所以对于FI催化剂的介绍我也秉着这个原则。茂二氯化锆是典型的茂金属催化剂，我们今天就拿以Zr为中心的FI催化剂来和茂二氯化锆来对比说明。茂金属催化剂是工业上已经完美应用的一种催化剂，茂金属催化剂具有单活性中心，聚合物结构可控、相对分子质量分布窄等优点，而且具有很高的催化剂活性，比如，含1g锆的均相催化剂就能催化100t乙烯聚合。因此，人们曾一度认为茂金属催化剂的催化活性是难以超越的[1]。在室温25℃，压力0.1MPa，以250ml甲苯作为反应溶剂，MAO(甲基铝氧烷，是一种较重要的助催化剂，和催化剂配合使用)作为助催化剂的条件下催化乙烯聚合，分别计算此两种催化剂的活性，分别得出茂二氯化锆的催化活性为27kgPE(mmolcath)，而同样条件下的FI催化剂达到了519kgPE(mmolcath)，相比较来说，FI催化剂在催化活性上已经远远超过了茂金属催化剂。既然FI催化剂具有那么高的催化活性，我们不禁会想，如果能成功的用于工业中，那么得到的效益绝对是非常高的。但通过对茂二氯化锆和FI催化剂在不同温度下催化剂活性的表现我们发现，25~50℃范围内是FI催化剂的最高活性温度范围，达到了500kgPE(mmolcath)以上，但是在高于50℃以上时，FI催化剂的活性迅速下降，达到75℃时活性已经下降到了100kgPE(mmolcath)。而在工业上聚乙烯的合成通常是在70℃以上较高的温度下进行的。最为FI催化剂的竞争对手，茂金属催化剂在高温下所表现出的高活性，使得它在工业上有广泛的应用。基于茂金属催化剂，工业上已经成功制备出了线型低密度聚乙烯、全同聚丙烯、间同聚丙烯、间同聚苯乙烯等产品。为了满足工业的需要，开发出高温环境具有高活性的FI催化剂，Fujita小组又做了大量的工作[2]。Fujita小组认为，FI催化剂之所以在25~50℃范围内展现出超高的活性，然后在75℃活性下降，很可能是因为催化剂具有热不稳定性，75℃下催化剂分解。因此，为了解决催化剂在高温条件下分解的问题，他们提出在取代位置R1或R2位置引入供电子基团，以期通过增加的电子云密度，使得Zr和配体之间键的强度提高，从而增加热稳定性[3]。基于这一假设Fujita小组又做了一系列的对比试验，分别在R1或R2位置引入正己基、环己基和甲氧基，分别在50℃和75℃下作对比试验，得出分别在R1位置引入环己基，在R2位置引入甲氧基得到的新型FI催化剂在75℃下得到的聚乙烯活性为1462kgPE(mmolcath)。很显然，在高温下达到了更高的活性，增加了该催化剂在75℃的催化能力以及稳定性。经计算催化能力在同等温度75℃下催化能力提高了5~7倍。至此，FI催化剂在工业上应用热稳定性不好的问题得到解决。为了进一步的研究R3基团对催化剂热稳定性的影响，Fujita团队在保证已有的最优组合的条件下，进一步的在R3位置引入空间体积更大的金刚烷基和枯基，在相同条件75℃下催化剂活性进一步提高到了7224kgPE(mmolcath)，达到了最初催化剂催化能力的10倍以上。目前，应用FI催化剂已经能制备出相对分子质量分布很窄并且相对分子质量非常高的聚合物，比如Fujita团队成功的制备出分子量分布指数1.13~1.15,并且相对分子质量为412000的聚乙烯[4]。用FI高性能催化剂已成功地合成出超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯、超高分子量乙烯-丙烯共聚物、多分散聚乙烯、各种立构聚丙烯等.它们在高性能材料，如在人造骨、防弹衣、相容剂、粘合剂、功能材料等，有潜在的应用前景。当然FI催化剂也有一些缺点。比如，对杂质耐受性低、对载体吸附能力差、铝试剂用量大等问题，一定程度上限制了其工业化进展。随着更多新型结构FI催化剂的开发成功以及配体结构和催化性能关系的揭示，这些问题会一一得到解决，FI催化剂的深入研究也将对烯烃配位催化聚合的机理研究具有巨大价值。参考文献[1]徐兆瑜，茂金属催化剂及烯烃高分子材料研究新进展[J].化学推进剂与高分子材料.2005.[2]ShigekazuMatsui,TerunoriFujita.FICatalysts:superactivenewethylenepolymerizationcatalysts[J].CatalysisToday.66(2001)63–73.[3]NaotoMatsukawa,TerunoriFujita.Ethylenepolymerizationactivityunderpracticalconditionsdisplayedbyzirconiumcomplexeshavingtwophenoxy-iminechelateligands[J].JournalofMolecularCatalysisA:Chemical169(2001)99–104.[4]MakotoMitan,TerunoriFujita.LivingPolymerizationofEthyleneCatalyzedbyTitaniumComplexesHavingFluorine-ContainingPhenoxy-ImineChelateLigands[J].J.AM.CHEM.SOC.2002,124,3327-3336.