[发明专利]使用基于镍的催化剂系统的共轭二烯本体聚合

说明书

本申请涉及使用基于镍的催化剂系统的共轭二烯本体聚合。本申请还涉及一种用于制备聚二烯的方法，所述方法包括下述步骤：(i)提供共轭二烯单体；(ii)将基于镍的催化剂系统加入所述共轭二烯单体中；和(iii)将调节性路易斯碱加入所述共轭二烯单体中，从而在有调节性路易斯碱存在下聚合所述共轭二烯单体，其中所述加入调节性路易斯碱的步骤与所述加入基于镍的催化剂的步骤分开，且其中所述提供共轭二烯单体的步骤、加入基于镍的催化剂系统的步骤和加入路易斯碱的步骤会形成包括小于20重量％的有机溶剂(基于所述聚合混合物的总重量)的聚合混合物。

本申请是申请号为201180066028.X(国际申请号为PCT/US2011/068079)的原申请的分案申请，该原申请的申请日为2011年12月30日，发明名称为“使用基于镍的催化剂系统的共轭二烯本体聚合”。

本申请要求2010年12月31日提交的美国临时申请系列号61/428,924的权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明的一个或多个实施方案涉及在有调节性路易斯碱存在下使用基于镍的催化剂系统的共轭二烯本体聚合方法。

背景技术

合成制备的聚合物(例如聚二烯)被用于制造轮胎的领域中。经历应变诱导结晶化的合成聚合物会提供有利的性能，诸如拉伸强度和耐磨损性。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。

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(也称为胶浆)，因为所述胶浆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细致的温度控制，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，高胶浆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(为了确保过程安全性)。

包括含镍化合物、有机铝化合物和含氟化合物的基于镍的催化剂系统可以用于聚合共轭二烯以形成顺式-1,4-聚二烯。所述含氟化合物可以包括三氟化硼以及三氟化硼与一元醇、苯酚、水、无机酸、酮、酯、醚和腈的络合物。