[發(fā)明專利]一種雙吲哚稀土金屬催化劑、制備方法及應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107312115B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉芳;劉安;王航航;楊帆致
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: C08F210/02
• 分類號: C08F210/02;C08F138/00;C08F232/08;C08F112/08;C08F110/14;C08F136/08;C08F4/52;C08G63/08;C08G63/84;C08G64/34
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本發(fā)明公開了一種雙吲哚稀土金屬催化劑、制備方法及應(yīng)用，屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。所述的這種新型的雙吲哚稀土金屬催化劑可以催化烯烴、炔烴、CO₂、極性單體均聚或共聚合或三元聚合反應(yīng)。其中在催化異戊二烯的聚合應(yīng)用中，得到的聚異戊二烯中順1,4含量最高達到100％。此外，在催化月桂烯的聚合應(yīng)用中，所得到的聚月桂烯中順1,4含量最高達到94％。特別在苯乙烯的聚合應(yīng)用中，首次利用非茂稀土金屬催化劑得到間規(guī)立構(gòu)rrrr＝100％的聚苯乙烯。本發(fā)明的催化劑結(jié)構(gòu)新穎、合成產(chǎn)率高、易于制備；本發(fā)明的方法簡單，環(huán)境友好且成本低廉，適合于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明的催化劑在聚合中選擇性高、活性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙吲哚稀土金屬催化劑、制備方法及應(yīng)用，屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

橡膠是重要的戰(zhàn)略物資，人們的日常生活、交通運輸、國防建設(shè)等都離不開它。人類使用橡膠是從使用天然橡膠開始的，1839年，美國人發(fā)明了天然橡膠硫化技術(shù)，使其逐漸得到廣泛應(yīng)用。隨著社會的發(fā)展，天然橡膠不能滿足人類對橡膠材料的需求，20世紀30-40年代，人們研究成功并開始生產(chǎn)合成橡膠。隨著石油化工技術(shù)的發(fā)展，合成橡膠技術(shù)得到迅速提高。其中，高順式1,4-聚異戊二烯是綜合性能優(yōu)良的合成橡膠品種之一，在民用、汽車、飛機制造、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用。特別是當順1,4-含量達到99％以上時其性能可與天然橡膠相媲美，甚至某些方面好于天然橡膠。因此，工業(yè)化生產(chǎn)得到高分子量、高順式 1,4結(jié)構(gòu)含量、分子量分布窄的聚合物是今后合成異戊二烯橡膠的發(fā)展趨勢。

目前，天然橡膠和石油是制備聚烯烴橡膠材料的主要來源，天然橡膠資源十分短缺以及石油資源不可持續(xù)發(fā)展限制了它的制備，因此積極開發(fā)生物化學(xué)品是中國輪胎橡膠工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的未來。直接聚合結(jié)構(gòu)類似石油單體(丁二烯，異戊二烯等)的生物質(zhì)單體是獲得非石油合成橡膠的最有效路徑。單萜烯類化合物不僅其結(jié)構(gòu)類似與異戊二烯，而且是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的不飽和碳氫化合物，可從多種植物，特別是針葉樹中獲得。月桂烯是研究最多的直鏈單萜烯化合物，這種單萜烯在我國吉林的黃柏油中含量高達80％。因此在綠色輪胎新材料開發(fā)中，以資源豐富的月桂烯為聚合單體合成生物基綠色橡膠具有重要的應(yīng)用價值。

合成樹脂是三大合成材料之一塑料的主要成分。隨著社會發(fā)展，合成樹脂逐漸成為一類重要的材料。聚苯乙烯是五大合成樹脂之一，其性能與應(yīng)用領(lǐng)域決定于立構(gòu)規(guī)整性和分子量。聚苯乙烯按照分子中側(cè)鏈苯對鏈骨架空間取向的不同，分為三種不同的立體構(gòu)型：無規(guī)立構(gòu)、全同立構(gòu)、間規(guī)立構(gòu)。低分子量的無規(guī)聚苯乙烯，通常作為增塑劑使用；高分子量無規(guī)聚苯乙烯，具有價格低廉、易加工、透明性好、質(zhì)硬、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可應(yīng)用于玩具、日用品、包裝材料、家電部件、建材等領(lǐng)域，但是因其脆性大和耐熱性差，而限制了其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著聚苯乙烯分子量增加，其拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度及耐熱性能均有提高。可結(jié)晶的立構(gòu)規(guī)整聚苯乙烯產(chǎn)品主要是通過配位聚合方法制備。等規(guī)聚苯乙烯(iPS) 結(jié)晶速率慢，熔點在240℃左右。間規(guī)聚苯乙烯(sPS)的數(shù)均分子量通常為5×10⁴～ 1.5×10⁵g·mol-1，結(jié)晶速率相對快，熔點在273℃左右。sPS具有耐熱性好、耐化學(xué)性好、密度低、介電常數(shù)低等優(yōu)點，可應(yīng)用于電氣設(shè)備、汽車零件以及日用品領(lǐng)域。然而，現(xiàn)有sPS間規(guī)度低且難于調(diào)節(jié)，導(dǎo)致其加工溫度高，影響了其大規(guī)模應(yīng)用。傳統(tǒng)催化劑用于苯乙烯配位聚合，大多數(shù)情況下只能制備低分子量無規(guī)聚苯乙烯。通過制備新型的催化劑，可以提高立構(gòu)規(guī)整性或提高分子量。