[发明专利]触媒系统及选择性氢化工艺

说明书

技术领域

本发明是有关于一种触媒系统，特别是有关于一种氢化触媒系统及利用此触媒系统进行的选择性氢化工艺。

背景技术

以丁二烯单体为原料所制得的高分子共聚物，为用途最广泛的合成橡胶，可作为例如汽车轮胎、鞋底、输送带、橡胶带、战车履带、拖引车履带、运动器材、玩具等的主要原料。但由于分子结构中，主链上含有不饱和碳-碳双键，致其耐候性与热稳定性明显不足，大大限制了应用范围。因此，过去数十年间持续有关于丁二烯高分子共聚物选择性氢化的改质研究，亦即仅对碳-碳双键进行氢化。加氢饱和后的丁二烯高分子共聚物具有良好耐热性，耐紫外线，耐氧化等优良性能，更能广泛应用于石油、汽车、纺织与医药等工业上。

于氢化技术中使用的触媒可分为异相触媒与均相触媒两种。氢化丁二烯高分子共聚物的异相触媒主要有Raney Ni或载于活性碳与氧化铝上的过渡金属催化剂。异相触媒较突出的优点是触媒容易分离，但其氢化活性低，选择性差，再现性差，反应条件严苛，常常须高温、高压及使用大量催化剂，容易造成产物裂解。因此，逐渐被具有高反应性、高选择性与较温和反应条件等优点的均相触媒所取代。

在丁二烯高分子共聚物的氢化工业，最先使用的均相触媒为Ziegler-Natta体系。主要是铁、钴、镍与烷基金属或有机铝化合物活化的触媒体系，其中又以钴、镍体系为最理想。此体系的触媒活性高，可使丁二烯高分子共聚物的氢化度达95％以上，且氢化反应条件较为温和。然而，此体系残留于氢化聚合物中的触媒会略微影响产品性能，通常须另加酸液进行脱灰(deash)，此于成本考虑上是一颇大负担。

近年来，metallocene触媒体系开始成为丁二烯高分子共聚物氢化反应的研究方向。主要代表为钛触媒，此外还有钴、锆、铪等触媒。与传统Ziegler-Natta触媒相较，metallocene触媒的反应活性更高，氢化反应条件更温和，触媒使用量更少，故残留于氢化产物的灰份更少，甚至可不予处理，大大简化了生产工艺与降低成本。

典型的metallocene触媒体系有Cp₂TiCl₂、Cp₂Ti(Ph)₂、Cp₂Ti(PhCH₂)₂与Cp₂CO等。由于metallocene触媒的活性很高，相对伴随而来的是较差的触媒稳定性，因此，寻求高活性、高稳定性、高选择性、低成本且后段处理简单的氢化触媒，一直是丁二烯高分子共聚物及相关聚合物氢化所追求的目标。

就技术分析来看，metallocene触媒有三个研究的方向。一为以高活性、不同结构的metallocene Ti触媒进行丁二烯高分子共聚物的氢化反应。二为改质助触媒(co-catalyst)，以获得高活性与高稳定性的氢化触媒。第三个研究方向则是添加助剂(additive)来稳定Ti触媒。

U.S.Pat.No.6,020,439揭露将Li-OR与CpTiCl₃触媒于室温下搅拌1小时，之后，加入SBS活性聚合物(SBS living polymer)，而Li-OR/Ti的摩尔比为1/1～1.33/1，其所得的氢化度大于95％。

发明内容

本发明的目的是提供一种触媒系统及选择性氢化工艺，以使高活性触媒在温和的温度与氢气压力下，具有更佳稳定性。

为实现上述目的，本发明的一实施例，提供一种触媒系统，包括：一金属络合物，具有下列化学式(I)：