[发明专利]基本线性的共聚物及其制备方法

说明书

政府权利声明

本发明是由国家标准技术机构(National Institute of Standards andTechnology(NIST))授予的ATP奖第70NANB4H3014号的美国政府支持下进行的。美国政府享有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及来源于至少一种无环的脂肪族烯烃单体和至少一种含氮的乙烯基单体的基本线性的共聚物，其中该至少一种含氮的乙烯基单体如通式(I)所示：

其中R¹⁹选自-C＝C和-C(O)-C＝C；其中R²⁰和R²¹独立地选自H、烷基、烯基、炔基、芳基、联苯基、羧酸酯基、羧基烷基、羧基芳烷基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、烷氧羰基和它们的衍生物。本发明还涉及制备这些共聚物的方法。

商业上乙烯和极性单体共聚的方法采用自由基法，该方法中，极性的官能度的引入是相对无规的。使用自由基引发剂不能或几乎不能控制聚合物构造(architecture)(构型的规整度或结晶度、嵌段性(blockiness)、聚合物的线性和分支性、分子量和分子量的分布)并因此限制了可获得的材料性质的范围。因为这些自由基法需要极高的压力，所以伴之以高资金投入和高生产成本，并理所当然地提高了安全风险。

人们需要能够在温和的反应条件下使得无环的脂肪族烯烃和各种极性单体共聚的新型分子催化剂从而提供等规立构(“构型规整”)形式的基本线性的聚合物。在众多已有的对聚合物性质改性的方法中，在一种材料中引入官能团是极为重要的，如不引入所述官能团，该材料即为非极性材料。极性的基团控制重要的聚合物性质，诸如韧性、粘着性、阻当性质和表面性质。这些聚合物性质表现为包含该聚合物的材料的性质，诸如抗溶剂性、与其它聚合物的混容性和流变学性质，决定了产品的性能，诸如涂覆性能、适印性能、光泽度、硬度和抗擦伤性。通过将极性基团引入烃类聚合物，诸如聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯苯，不仅能保留与结晶度相关的重要性质(模数、强度、抗溶剂性等)，而且也能带来新的性质。

在Stibrany等人的美国专利第6417303中公开了一种制备共聚物的方法。Stibrany等人公开了用一种通式为LMX₁X₂的金属络合物形成的共聚物，其中L是一种具有2个以上氮原子的二齿的含氮配体；M是铜、银或金；X₁和X₂独立地选自由卤素、氢化物、三氟甲烷磺酸根(triflate)、乙酸根、三氟乙酸根、全氟四苯基硼酸根、四氟硼酸、C₁-C₁₂烷基、C₁-C₁₂烷氧基、C₃-C₁₂环烷基、C₃-C₁₂环烷氧基、芳基和任何单体能插入其中的其它部分。Stibrany等人还公开，该共聚物可能具有由烯烃单体和具有至少一种烃基极性官能团的单体形成的链段。

Drent等人的欧洲专利第0589527号中公开了其它制备共聚物的方法。Drent等人公开了一组包含与一种来源于pKa小于3的酸的阴离子络合的钯金属中心、并含有元素周期表中VA族元素的原子的钯催化剂络合物，其中VA族原子被至少一种芳基取代，所述的芳基在邻位被一种极性基取代。Drent等人进一步公开了利用欧洲专利第0589527号(见Drent等人，Palladium catalysedpolymer chain，化学通讯，第744至745页(2002年))中公开的钯催化剂络合物制备的、乙烯与丙烯酸酯或乙酸乙烯酯的共聚物。

尽管如此，人们仍然需要来源于无环的脂肪族烯烃和其它极性的单体的基本线性的共聚物和其制备方法。

发明内容

本发明的一个方面，提供了一种制备共聚物的方法，该方法包括：使至少一种无环的脂肪族烯烃单体、至少一种含氮的乙烯基单体和包含金属中心M的催化剂组合物相接触，其中所述含氮的乙烯基单体根据通式(I)所示：

M与至少一种配体络合，其中所述至少一种配体的结构根据通式(II)所示：