[发明专利]用于生产聚二烯的方法

说明书

本发明涉及一种用于生产聚二烯的方法，所述方法包括如下步骤：(i)通过引入含镧系元素的化合物、烷基化剂、卤素源和任选的单体来制备活性的预制的催化剂；(ii)独立于步骤(i)，将所述预制的催化剂引入待聚合的共轭的二烯单体；(iii)独立于步骤(i)，将胺引入所述待聚合的共轭的二烯单体，其中所述胺与所述含镧系元素的化合物的比率为至少20:1；以及(iv)在所述胺的存在下使所述待聚合的共轭的二烯单体与所述预制的催化剂聚合，从而生产具有反应性末端的聚合物，其中所述胺和所述预制的催化剂分别地和单独地引入所述待聚合的共轭的二烯单体。

本申请是申请日为2011年09月15日、申请号为201180049223.1、发明名称为“用于生产聚二烯的方法”的申请的分案申请。

本申请要求于2010年9月23日提交的美国临时申请号61/385,742的权益，其整体通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明的一种或多种实施方案涉及用于生产聚二烯的方法。

背景技术

合成制备的聚合物(例如聚二烯)在制造轮胎的领域中使用。经历应变诱导结晶化的合成的聚合物具有有利的性质，例如抗张强度和耐磨性。因此，已经有利地采用具有高顺式-l,4-键含量的顺式-l,4-聚二烯，其表现能够经历应变诱导结晶化的能力升高。而且，在轮胎制造中已采用某些官能化聚合物来制备硫化产品，所述硫化产品表现出滞后现象减少，即用来加热的机械能损失减少。据认为，所述官能化聚合物的所述官能团通过与填料颗粒的相互作用使自由聚合物链末端的数量减少，并且还可能使填料团聚减少。因此，顺式-l,4-聚二烯已被有利地官能化，以提供经历应变诱导结晶化并且表现出滞后现象减少的硫化产品。使所述聚合物官能化(特别是在其链末端)的能力，取决于所述聚合物的反应性。通常地，在任意给定的样品中只有一部分的聚合物分子可以与官能化试剂反应。因此，理想的是：开发用于制备顺式-l,4-键含量更高且用于官能化的反应性链末端的百分比更高的顺式-1,4-聚二烯的方法。

聚二烯可以通过溶液聚合来生产，其中在惰性溶剂或者稀释剂中聚合共轭的二烯单体。所述溶剂用作使所述反应物和产物溶解，发挥反应物和产物的载体的作用，辅助聚合热量的转移，并且有助于调节聚合速率。所述溶剂也允许更易于搅拌和转移所述聚合混合物(也称为粘结料(cement))，因为所述粘结料的粘度由于存在溶剂而降低。尽管如此，溶剂的存在呈现大量的困难。所述溶剂必须从所述聚合物分离，然后再循环回收利用或者以其它方式作为废物处理。所述回收和再利用溶剂的成本大大地增加了制造聚合物的成本，并且总是存在纯化后回收利用的溶剂仍然可能保留一些将毒害所述聚合催化剂的杂质的风险。此外，一些溶剂(例如芳香族烃)能够引起环境方面的关注。进一步地，如果溶剂的去除存在困难，那么所述聚合物产品的纯度可能受影响。

聚二烯还可以通过本体聚合(也称为本体聚合法)来生产，其中共轭的二烯单体在不存在任何溶剂或者基本上不存在任何溶剂的情况下聚合，并且实际上，所述单体本身起到稀释剂的作用。因为本体聚合基本上是无溶剂的，所以污染风险较少，并且简化了产品分离。本体聚合提供了大量的经济优势，包括降低新工厂设备能力的资本成本，降低操作的能量成本，并减少操作的人员。所述无溶剂特征也提供了环境优点，其排放和废水污染降低。

尽管它具有许多优点，但是本体聚合需要非常严格的温度控制，并且由于所述聚合混合物的粘度可能变得非常高而需要强大和复杂的搅拌设备。在无加入的溶剂的情况下，高粘结料粘度和发热效应可使得温度控制非常困难。因此，可能会出现局部过热点，导致所述聚合物产品的降解、凝胶化和/或褪色。在极端情况下，聚合速率的不受控制的加速可导致损失惨重的“逸出”反应。为了有助于在本体聚合中的温度控制，以下情况是理想的：催化剂赋予的反应速率足够快(出于经济原因)，但是足够慢以允许除去聚合放热的热量(为了确保方法安全性)。