[发明专利]稀土催化剂用组合物和稀土催化剂及其制备方法和应用以及一种异戊二烯聚合的方法

说明书

本发明提供了一种稀土催化剂用组合物，该组合物包括：单脒基稀土配合物、烷基铝和有机硼盐，单脒基稀土配合物、烷基铝与有机硼盐的摩尔比为1:(5‑50):(0.5‑2)。本发明提供了一种稀土催化剂及其制备方法和应用，该催化剂含有组合物和惰性有机溶剂，所述组合物为本发明所述的稀土催化剂用组合物。本发明提供了一种异戊二烯聚合的方法，该方法包括：在烯烃聚合条件下，将异戊二烯与本发明的催化剂接触。本发明的催化剂具有配方简单、经济且聚合活性和效率高的优点，使用本发明的稀土催化剂可以在室温下合成顺式结构含量大于96％、重均分子量在50‑150万范围内可调，分子量分布为1.5‑2.5的聚异戊二烯。

技术领域

本发明涉及一种稀土催化剂用组合物，和一种稀土催化剂及其制备方法和应用以及一种异戊二烯聚合的方法。

背景技术

高顺式异戊橡胶(IR)由于与天然橡胶结构相似，主要用来取代天然胶应用于轮胎行业。异戊橡胶与天然橡胶相比具有纯度高、质量均一，塑炼时间短，混炼简便，色泽透明，膨胀和吸收率小，流动性好等优点。IR应用于轮胎时，能够在提高聚合物的分子量同时降低分子量分布且有利于降低滚动阻力，其中分子量分布是主要的原因之一，工业化生产得到顺式含量大于96％，分子量分布小于3.0的产品也是今后合成异戊橡胶的发展趋势。顺式-1,4-聚异戊二烯是异戊橡胶(cis-1,4-polyisoprene rubber)的全称，是由异戊二烯制得的高顺式(顺-1,4含量为92％～97％)合成橡胶，因其结构与性能与天然橡胶近似，故又称合成天然橡胶，是合成橡胶(SR)中综合性能最好的一个胶种，是世界合成橡胶中仅次于丁苯橡胶、顺丁橡胶的第三大胶种。

从1860年Wllliams由天然橡胶分解物分离出异戊二烯开始，许多科学家就致力于用异戊二烯合成天然橡胶的研究。研究过程中，虽在聚合引发剂方面取得了一定的进展，但合成的聚异戊二烯橡胶与天然橡胶的性能仍有一定的差距。

天然橡胶供不应求，促进了聚异戊二烯橡胶的发展。1954年和1955年合成了钛系异戊橡胶和锂系cis-1,4含量达92％的聚异戊二烯(即锂系聚异戊二烯)。1960年Shell化学公司实现了用锂系异戊橡胶的工业化生产，此后，世界各国如荷兰、前苏联、意大利、法国、日本、罗马尼亚、南非和巴西等都相继实现了聚异戊二烯的工业化生产。而我国60年代开始开发异戊橡胶，2010年由茂名鲁华化工有限公司建成首套年产1.5万吨的稀土异戊橡胶装置，目前异戊橡胶迎来了发展的黄金时期，青岛伊克斯、中国石化等单位相继有装置投产。

与天然橡胶相比，异戊橡胶还具有质量均一，纯度高，塑炼时间短，混炼加工简便，颜色浅，膨胀和收缩小，流动性好等优点。异戊橡胶可单独使用，也可以与天然橡胶、顺丁橡胶等配合使用；主要用于轮胎的胎面胶、胎体胶和胎侧胶，以及胶鞋、胶带、胶黏剂、工艺橡胶制品、浸渍橡胶制品及医疗、食品用橡胶制品等。

聚异戊二烯的性能与其顺-1,4结构含量、分子量及其分布密切相关，顺-1,4含量大于98％、分子量超过100万的聚异戊二烯才可以替代天然橡胶，这主要取决于聚合时所采用的催化体系。得到合成简单、稳定、均相、高效的催化剂，实现40-100℃聚合条件下保持高顺-1,4选择性、聚合物分子量及其分布可控等问题是半个世纪以来，学术界、公司和企业进行不懈的努力以期解决的难题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种不同于现有技术的新型的制备高顺式、窄分布的聚合物的稀土催化剂。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种稀土催化剂用组合物，该组合物包括：单脒基稀土配合物、烷基铝和有机硼盐，其中，单脒基稀土配合物、烷基铝与有机硼盐的摩尔比为1:(5-50):(0.5-2)。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种稀土催化剂，该催化剂含有组合物和惰性有机溶剂，所述组合物为本发明所述的稀土催化剂用组合物。