一种催化体系及制备双烯烃共聚弹性体的方法

正本发明涉及一种催化体系特别是用于双烯烃共聚合的稀土催化体系及制备双烯烃共聚弹性体的方法。采用均相的基于稀土羧酸盐的催化体系,在保证高催化活性和催化性能稳定的同时,通过改变催化体系配制条件和聚合反应工艺条件,可制备出两种结构单元的顺式含量均大于98%(可同时大于99%)、重均分子量(Mw)为3.9×105~1.5×106、分子量分布指数(Mw/Mn)为1.8~4.3的丁二烯/异戊二烯无规共聚弹性体,具有优异的低温弹性性能。     

用新型稀土催化剂催化苯乙烯与异戊二烯共聚合

研究了以亚磷酸二异辛酯为配体的氯化稀土配合物(简称Nd)与三异丁基铝(简称Al)组成的二元稀土催化体系催化苯乙烯与异戊二烯的共聚行为,考察了Al与Nd的摩尔比、聚合温度、单体配比等对共聚行为及共聚物组成和链结构的影响。结果表明,该催化体系能够实现异戊二烯的均聚,但不能催化苯乙烯均聚,而催化二者共聚的活性取决于单体配比且低于异戊二烯的均聚。所得产物为无规共聚物,其中异戊二烯链节以顺式-1,4-结构为主(95%～96%),含少量3,4-结构,几乎不含反式-1,4-结构;共聚物中的结合苯乙烯量随Al与Nd的摩尔比、聚合温度及单体配比中苯乙烯量的增加而增大。苯乙烯以孤立单元形式嵌入在异戊二烯链节之间,因此所得共聚物为"准"无规共聚物;共聚物的重均分子量最高可达19.3×105,分子量分布随着共聚物中结合苯乙烯量的增加而变宽,甚至出现双峰分布。     

二(2-乙基己基)磷酸酯为配体的钼系催化体系催化异戊二烯聚合(英文)

研究了二(2-乙基己基)磷酸酯(简称P)配体对二氯二氧钼/烷基铝(简称Mo/Al)催化体系催化异戊二烯(Ip)聚合规律的影响,考察了P/Mo(摩尔比)对单体转化率的影响,并测定了产物的相对分子质量及其分布,表征了其微观结构。结果表明,在P/Mo为5时催化体系的催化活性最高,单体转化率可达80%以上。在最佳聚合条件,即Al/Mo(摩尔比)为10、Mo/Ip(摩尔比)为4×10-4时,聚异戊二烯(PI)数均分子量为1.29×105,分子量分布指数为3.87,PI的1,4-、1,2-和3,4-结构的摩尔分数分别为54.2%、21.0%和24.8%。     

水杨醛亚胺钴配合物/烷基铝催化异戊二烯顺式-1,4-/3,4-选择性聚合

合成了6种水杨醛亚胺钴配合物(简称Co),并以Co/烷基铝(简称Al)为催化体系催化异戊二烯聚合制得聚异戊二烯,表征了配合物及聚异戊二烯,考察了助催化剂种类及用量、反应温度和不同结构催化剂对聚合反应的影响。结果表明,在甲基铝氧烷(MAO)、三异丁基铝[Al(i-Bu)_3]、氯化二乙基铝(AlEt_2Cl)、三乙基铝和三甲基铝5种助催化剂中,MAO和AlEt_2Cl体系所得聚合物的收率较高,相对分子质量较小,分子量分布较宽;当Al/Co为400(摩尔比)、反应温度为25℃时聚合物收率可达到100.0%;不同结构催化剂所得聚合物的收率均超过85%,4种催化剂的顺式-1,4-选择性可大于80%,所制得聚合物的相对分子质量为10.4×10~4~14.5×10~4,分子量分布指数为1.6~2.1。     

环烷酸钴-三异丁基铝-二硫化碳体系催化合成3,4-聚异戊二烯

采用配位聚合引发体系环烷酸钴(简称Co)-三异丁基铝(简称Al)-二硫化碳(CS2)引发异戊二烯聚合制得3,4-聚异戊二烯(PIp),考察了聚合条件对单体聚合活性的影响,通过凝胶渗透色谱、核磁共振氢谱和差示扫描量热法表征了3,4-PIp的相对分子质量及其分布、微观结构及玻璃化转变温度(T g)。结果表明,在Co/Ip(摩尔比)为4.0×10-4、Al/Co(摩尔比)为55~65、CS2/Co(摩尔比)为15、聚合温度为40~50℃的条件下合成了3,4-结构(含1,2-结构)摩尔分数约为80%的非结晶材料PIp,其数均分子量为3.4×104,分子量分布指数为1.8,T g为-6.5℃。     

VO(P_(204))_2/烷基铝合成低分子量3,4-聚异戊二烯

以VO(P_(204))_2/烷基铝为催化体系,对异戊二烯进行聚合,考察了不同烷基铝、铝/钒物质的量比、陈化时间和聚合温度对聚合的影响.结果表明:VO(P_(204))_2-Al(Oct)_3催化体系在己烷中,铝/钒物质的量比为4.0,于40 ℃下的聚合物收率大于40%.所得聚合物的数均分子量为1.35×10~4 g/mol,分子量分布为3.1;其微观结构中含有约50%的3,4-结构单元,并且聚合条件对产物的微观结构无显著影响.     

正辛醇改性负载钛催化体系聚合异戊二烯

以正辛醇改性TiCl4/MgCl2催化剂,将其用于异戊二烯聚合以期制得综合性能较为优异的3,4-聚异戊二烯／反式-1,4-聚异戊二烯(3,4-PIp／TPI)新型复合材料。当n(Al)／n(Ti)为10-20,催化剂和异戊二烯的摩尔比为1×10-4,聚合温度为60℃时,改性催化剂催化异戊二烯效率最高;改性催化剂(正辛醇和催化剂摩尔比为15)聚合所得聚异戊二烯中3,4-链节的质量分数达45．01％,聚合产物的熔点及结晶度均低于传统的TPI。     

星形杂臂异戊二烯-丁二烯共聚橡胶的合成与表征

以环己烷为溶剂、正丁基锂(n-BuLi)为引发剂、四氢呋喃(THF)和五甲基二乙基三胺(PMDETA)为微观结构调节剂、二乙烯基苯(DVB)为偶联剂,采用"臂先"和"核先"相结合的方法合成了星形杂臂异戊二烯-丁二烯共聚橡胶[S-(PI)n-(PB)n],并对其结构进行了表征。结果表明,最佳聚合工艺条件为单体质量浓度0.1 g/mL、温度50~60℃、异戊二烯(Ip)聚合时间1 h;在偶联反应时间为1 h、[DVB]/[Li](摩尔比)为1.0、聚异戊二烯的单臂数均分子量为6×104~10×104的条件下,采用Ip与DVB(摩尔比5∶1)混合后的加入方式进行偶联反应,偶联效率可达70%,S-(PI)n-(PB)n的数均分子量为2.2×105~4.9×105,分子量分布可控制在1.80~2.10,PI和PB的平均臂数可达3~4,凝胶质量分数低于1.0%;当[THF]/[Li](摩尔比)为0.5、[PMDETA]/[Li](摩尔比)为1.0时,S-(PI)n-(PB)n中乙烯基质量分数可以达到63%。     

钼系催化苯乙烯配位聚合

氧配体2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧剂2246,简称O)与Mo Cl5(简称Mo)组成的络合物能够和Al(i-Bu)2OPh CH3(简称Al)组成的二元催化体系催化苯乙烯配位聚合,可制得高转化率的高分子量聚苯乙烯。在O/Mo(摩尔比,下同)为4,Al/Mo为10,Mo/St为4×10-4,80℃下本体聚合9 h的条件下,单体转化率可达到80%。本体聚合所得聚苯乙烯的重均分子量可高达36.5万,分子量分布较窄(Mw/Mn=2.06),红外光谱检测所得的聚苯乙烯均为无规结构。     

用二[二(2-乙基己基)磷酸]异辛酸钕盐/氢化二异丁基铝/一氯二乙基铝催化体系制备高顺式丁二烯-异戊二烯共聚物

以二[二(2-乙基己基)磷酸]异辛酸钕盐[Nd(P_(204))_2EHA,简称Nd]/氢化二异丁基铝(简称Al)/一氯二乙基铝催化体系催化丁二烯-异戊二烯共聚合,考察了催化剂用量、n(Al)/n(Nd)和共聚单体比对聚合的影响。结果表明,该催化体系在n(Al)/n(Nd)为10时即具有高活性,且所得共聚物具有高的分子量(数均分子量大于10×10~4)和窄分子量分布(分布指数小于2.0),特别是其中的丁二烯和异戊二烯链节的顺式-1,4-结构摩尔分数均超过了97%。随n(Al)/n(Nd)增大,聚合物的收率增加,同时由于链转移反应增强导致聚合物的分子量降低、分子量分布变宽。随着共聚单体中丁二烯用量的增加,共聚物中异戊二烯链节的顺式-1,4-结构含量增加,而丁二烯链节基本不变,顺式-1,4-结构摩尔分数保持在约99.4%。     

用磷酸二异辛酯改性六价钼催化体系催化异戊二烯聚合

以磷酸二异辛酯（P 204）为配体、六价钼化合物二氯二氧钼（简称Mo）为主催化剂、间甲酚取代的三异丁基铝（简称Al）为助催化剂组成配位聚合催化体系,制备高1,2-和3,4-结构含量的聚异戊二烯橡胶。研究了在Mo-P 204-Al体系的催化作用下,n_（P 204）/n_（Mo）、n_（Al）/n_（Mo）、n_（Mo）/n异戊二烯等聚合条件对异戊二烯聚合时的活性和产物结构的影响。结果表明,六价钼催化体系具有比五价钼（五氯化钼）体系更高的催化活性;所得聚异戊二烯的1,2-结构和3,4-结构链节摩尔分数之和在41.3%以上,产物相对分子质量较高（数均分子量大于10^5）,分子量分布较宽（多分散指数为3.87）。     

用脂肪烃溶液型磷酸酯稀土催化剂合成高顺式聚异戊二烯

在三(2-乙基己基)磷酸酯钕的己烷溶剂中加入少量二氯二甲基硅烷,对其在己烷溶剂中形成的低聚物解缔合,制备出溶液型磷酸酯钕。以溶液型磷酸酯钕Nd(P_(204))_3(简称Nd)/烷基铝(简称Al)/氯化合物(简称Cl)催化体系催化异戊二烯聚合,考察了不同烷基铝、氯源种类、Al/Nd、Cl/Nd及聚合温度对异戊二烯聚合的影响。结果表明,用Nd/Al(i-Bu)_3/Al(i-Bu)_2Cl催化体系制备的聚合物相比于Nd/Al(i-Bu)_2H/Al(i-Bu)_2Cl体系具有更高的分子量,两种催化体系均可制得具有高顺式-1,4-结构含量、窄分子量分布的聚异戊二烯。     

新型液体聚异戊二烯橡胶的合成及结构表征

采用阴离子调节聚合的的方法制备液体聚异戊二烯橡胶(LIR),在聚合过程中以正丁基锂n-C_4H_9Li(Li)为催化剂,叔丁醇钾tC_4H_9OK(K)为调聚剂,吡啶为杀杂显色剂,二甲苯为溶剂兼链转移剂的阴离子聚合方法制备液体聚异戊二烯橡胶。考察了不同设计分子量、K/Li、反应温度、反应时间等对LIR收率、分子量及分子量分布、微观结构的影响。结果表明在设计分子量为10万、K/Li=1.0、反应温度为30℃、反应1h的条件下可以制备出分子量为2000的新型低分子量液体聚异戊二烯橡胶。     

磷酸酯钕系催化剂合成高顺式丁二烯-异戊二烯共聚物

以2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯钕盐(简称Nd)/氢化二异丁基铝(简称Al)/一氯二乙基铝(简称Cl)为催化剂进行丁二烯(Bd)和异戊二烯(Ip)共聚合,考察了反应条件对聚合反应的影响,并对产物结构进行了表征。结果表明,Nd/Al/Cl催化体系具有单一活性中心,所合成的Bd-Ip共聚物为无规共聚物。催化剂制备时Ip用量越大,聚合活性越大,共聚物的分子量分布越窄。在c(Ip)/c(Nd)为50、c(Al)/c(Nd)为10、c(Cl)/c(Nd)为1.0,于60℃陈化2 h制备催化剂,然后以己烷作溶剂,在c(Nd)/c(Bd)为6.8×10-4、Bd/Ip(摩尔比)为1/1的条件下,于50℃聚合8 h,所得Bd-Ip共聚物具有高顺式结构,聚丁二烯链段的顺式-1,4-结构摩尔分数为95.2%,聚异戊二烯链段的顺式-1,4-结构摩尔分数为97.4%,且分子量分布较窄,为2.45。     

rac-Et(1-Ind)_2ZrCl_2/MAO催化1-癸烯聚合制备高粘度润滑油

茂金属催化体系具有超高活性和单一活性中心,是催化α-癸烯聚合的理想催化剂。用茂金属催化体系rac-Et(1-Ind)2Zr Cl2/MAO对1-癸烯聚合制备高粘度润滑油基础油进行了研究,提出了反应体系可能的聚合机理。考察了催化剂浓度、Al和Zr物质的量之比、反应温度和反应时间对聚合产物性能的影响。结果表明,在Zr和1-癸烯物质的量之比为8×10-5,Al和Zr物质的量之比为100,反应温度为50℃,反应时间为60 min时,1-癸烯的转化率为91.6%。聚合产物的整体性能较为优异,运动粘度(100℃)为393.9 mm2/s,粘度指数为271,数均分子量为9 091,分子量分布为1.691 3。     

甲基铝氧烷对稀土催化体系催化异戊二烯聚合的影响

考察了甲基铝氧烷(MAO)作为助催化剂对稀土催化体系催化异戊二烯聚合的影响,结果表明MAO可极大地提高体系的催化活性,获得顺-1,4结构含量95%(质量分数)以上的聚异戊二烯,并且调节n(MAO)/n(Nd)和n(Al)/n(Nd)的值可有效地提高聚合产物的相对分子质量.     

负载钛催化剂溶液淤浆法合成高纯度反式-1,4-聚异戊二烯

以正己烷为溶剂、负载钛(简称Ti)催化剂/三异丁基铝(简称Al)为催化体系,采用溶液淤浆法合成了高纯度反式-1,4-聚异戊二烯(TPI),考察了Al/Ti(摩尔比)对催化效率的影响,并研究了TPI的微观结构与性能。结果表明,随着Al/Ti的增加,Ti催化剂的催化效率先增大后减小,当Al/Ti为50时催化效率达到最大值;所制得TPI的反式-1,4-结构质量分数达到97.76%,熔点为67.1℃,结晶度为25.78%,数均分子量为11.45×10~4,分子量分布较窄,TPI的纯度较高,其中金属元素Ti、Al、Mg的质量分数均低于300×10~(-6);经放大试验制得TPI的拉伸强度和撕裂强度可分别达到29.59 MPa、87.36 kN/m。     

稀土催化剂制备条件对丁二烯与异戊二烯共聚合的影响

采用溶液聚合法在己烷溶剂中以新癸酸钕(简称Nd)/三异丁基铝(简称Al)/氯化二乙基铝(简称Cl)催化体系合成丁二烯-异戊二烯共聚物,研究催化剂制备过程中陈化方式、陈化时间、陈化温度、异戊二烯单体加入量和催化剂组分配比对丁二烯与异戊二烯共聚合的影响。结果表明:采用Nd/Al/Cl催化体系可以合成高顺式丁戊无规共聚物,催化剂制备条件对共聚物微观结构的影响不大,聚丁二烯和聚异戊二烯链节中的顺式1,4-结构摩尔分数均大于0.96;在催化剂制备过程中加入少量异戊二烯单体,可提高催化剂的聚合活性;共聚物具有高数均相对分子质量(38.8×104~42.1×104);当Al/Nd摩尔比为15、Cl/Nd摩尔比为1.5时,丁戊共聚物的收率较大,相对分子质量分布最窄。     

在二硫化碳/正丁基锂/环己烷体系中合成高顺式聚异戊二烯

研究了聚合温度在30～60℃,以正丁基锂为引发剂、环己烷为溶剂、二硫化碳为结构调节剂的异戊二烯负离子聚合的反应规律,以及二硫化碳用量和聚合条件对聚异戊二烯微观结构的影响。结果表明,随着异戊二烯/环己烷的增加,聚异戊二烯中的顺式-1,4-结构含量降低;随着引发剂浓度的增加,顺式-1,4-结构含量也降低;随着反应温度升高,顺式-1,4-结构含量先增加后降低;随着二硫化碳用量的增加,顺式-1,4-结构含量先增加后略有降低。在50℃、异戊二烯/环己烷(质量比)为1/9、正丁基锂/异戊二烯(摩尔比)为0.68×10-3及二硫化碳/正丁基锂(摩尔比)为0.08×10-3时可制得顺式-1,4-结构摩尔分数最高约为96%的高顺式聚异戊二烯。     

芳氧亚胺锆络合物的合成及其催化乙烯聚合

以3-枯基-5-甲氧基水杨醛和2,6-二甲基环己胺为原料,经缩合反应合成了水杨醛亚胺配体(Ⅰ),利用四氯化锆-四氢呋喃络合物和配体反应制备了相应的芳氧基亚胺二氯化锆络合物(Ⅱ),用MS、~1HNMR和~(13)CNMR表征了配体及络合物的结构,并评价了络合物Ⅱ催化乙烯聚合的性能。在甲基铝氧烷(MAO)助催化下,Ⅱ成功地催化了乙烯聚合反应。在50℃、0.9MPa乙烯压力下,Ⅱ在甲苯中的催化活性为53.5kg聚乙烯(PE)/(mmol×Zr×h),所得聚合物为超高相对分子质量(简称分子量)聚乙烯,黏均分子量达3.3×10~6 g/mol。当以正己烷为溶剂时,聚乙烯黏均分子量提高至4.1×10~6 g/mol。