茂金屬催化劑的組成及特征茂金屬催化劑通常是由主催化劑和助催化劑組成。主催化劑由過渡金屬的環戊二烯(或其它配體)絡合物組成，過渡金屬主要有鐵、鈷、鈦和鉿等。配體主要有環戊二烯、茚基、四氫茚基和芴基等。助催化劑由MAO或離子活化劑組成。MAO是由等量的水與三甲基鋁反應生成的低聚物，由于MAO制備工藝復雜、價格貴、用量大，近年來又開發了部分或全部取代MAO或降低其用量的催化劑。茂金屬催化劑只有相同的單一活性中心，且活性中心均勻分布，催化劑的利用率高達100%因而能精密控制聚合物的分子量、分子分布、共聚單體的含量及其在主鏈上的分布等，可生產出分子結構滿足應用要求的聚合物或性能特殊的新型聚合物。組成茂金屬催化劑的環戊二烯基絡合物和甲基鋁氧烷或離子活化劑，形成的絡合物是以在幾何形狀上受到限制的過渡金屬作為單一的活性中心，因為只有一個活性中心，因而形成一種類型的分子，即形成的聚合物具有狹窄的分子量分布，狹窄均勻的共聚單體分布和立體擇形結構。茂金屬催化劑在乙丙橡膠生產上的優勢

傳統乙丙橡膠生產最初采用釩系催化劑，存在著活性低、壽命短、毒性高和聚合物顏色深等缺點，已被淘汰。目前乙丙橡膠裝置應用較多的是鈦系催化劑，其活性高但容易生成乙烯長鏈段，產生結晶，影響橡膠性能。而茂金屬催化劑具有傳統釩系、鈦系催化劑所無可比擬的優點：01聚合活性高；02產物的相對分子質量分布窄；03共聚單體結合均勻；04能夠進行間規聚合；05對現有工藝的適應性強。由于茂金屬催化劑聚合活性高，催化劑用量少，殘余物含量少，因此聚合產物不用脫除殘留催化劑，產品顏色透亮，聚合物結構均勻，產物的相對分子質量分布窄，物理機械性能優異，尤其通過改變茂金屬結構可以準確地調節乙烯、丙烯和二烯烴的組成，在很大范圍內調控聚合物的微觀結構，從而合成出具有新型鏈結構的、不同用途的產品。活性單一、高效的茂金屬催化劑開發成功無疑給乙丙橡膠工業的發展注入了新的動力。茂金屬催化劑通常可以分為普通型、橋鏈型和限定幾何構型等幾種結構。目前在乙丙橡膠應用領域已經工業化的多為后兩者。

其各種結構的具體內容是：01普通結構型，這是最早使用的一種茂金屬催化劑，結構比較簡單，是2個環戊二烯夾持過渡金屬的烷基化合物或鹵化物，其中雙環戊二烯可以被雙茚基或雙芴基取代；02橋鏈結構型，它是在普通結構型基礎上用烷基連接2個環結構，以防止結構旋轉，賦予茂金屬催化劑主體剛性；03限定幾何構型，它是用氨基取代普通結構中的一個環戊二烯基，以烷基或硅烷基作橋鏈與另一個環戊二烯基相接，用其合成乙丙橡膠時可設計和控制聚合物分子結構、多分散性和長鏈支化結構以及單體結合量。茂金屬催化劑的應用世界各大公司相繼擁有茂金屬乙丙橡膠生產能力，美國公司于1997年5月建成了90kt/a的溶液聚合茂金屬乙丙橡膠裝置，日本公司也于1997年4月建成了30kt/a溶液聚合茂金屬乙丙橡膠裝置，還有已經或將要建成投產的Exxon化學公司90kt/a氣相法茂金屬乙丙橡膠裝置、DuPont公司90kt/a氣相法茂金屬乙丙橡膠裝置。美國公司也開發了用茂金屬催化劑催化乙烯和丙烯的氣相共聚合工藝，由于省去了溶劑精制和循環裝置，此氣相法工藝在生產成本上有明顯優勢，將對合成橡膠生產技術的未來發展產生重大的導向性作用。乙丙橡膠所采用的茂金屬催化劑多限于橋鏈型和限定幾何構型H種，限定幾何構型茂金屬催化劑是新型乙丙橡膠材料的研究熱點；易于傳熱、傳質的液相法合成工藝是工程放大的研究熱點。茂金屬乙丙橡膠具有相對分子質量分布窄、催化劑殘留量小、外觀透明、可控第三單體含量高等優點，可制備特種乙丙橡膠，廣泛應用于潤滑油添加劑、聚合物改性、電線電纜絕緣材料、汽車專用料、塑料添加劑等諸多領域。同時，茂金屬乙丙橡膠成本低，市場空間很大，年銷量逐年遞增。因此，茂金屬乙丙橡膠發展前景十分看好。茂金屬催化劑的未來展望