[发明专利]一种α-二胺基钯催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种α‑二胺基钯催化剂及其制备方法和应用。本发明提供了一种α‑二胺基钯催化剂，其结构式如下式I所示：所述式I中，R表示甲基或异丙基。本发明还提供了一种α‑二胺基钯催化剂的制备方法及其在在乙烯低聚反应中的应用。本发明提供的α‑二胺基钯催化剂不仅结构简单易于制备，而且具有非常强的链行走能力，催化乙烯低聚能够得到长支链含量更高的产物，该产物具有更好的低温流动性能，能够作为润滑油基础油应用。

技术领域

本发明涉及烯烃催化聚合技术领域。更具体地，涉及一种α-二胺基钯催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚α-烯烃(Poly-α-olefin，PAO)合成基础油具有优异的粘温性能、低温流动性和抗氧化安定性，在汽车及其它机械的润滑方面得到了广泛的应用。PAO润滑油基础油之所以具有优异的粘温性能和低温流动性，是因为其具有高度支化的结构，特别是具有高含量的长支链。同时，PAO润滑油基础油不仅不含芳烃、氮、硫等易氧化的杂质，而且催化加氢之后不含末端双键，因此具有优异的抗氧化安定性。

当前工业上PAO润滑油基础油的制备需要三步反应：首先，催化乙烯低聚制备长支链线性α-烯烃；然后，线性α-烯烃通过BF₃的阳离子低聚、Z-N催化剂或茂催化剂配位低聚得到高度支化的产物；最后，油状产物通过催化加氢饱和末端双键，得到饱和的PAO润滑油基础油，提高润滑油的高温下的安定性能。因此，合成PAO润滑油基础油不仅需要三种催化剂体系，而且工艺复杂、能耗高，还存在着原料利用率低的问题。因此，开发出直接催化乙烯低聚制备聚烯烃润滑油基础油的新技术，具有十分重要的意义。

Brookhart教授最早开发出α-二亚胺镍钯催化剂能够催化乙烯聚合，制备出支化的聚烯烃产物。深入的机理研究显示，支链是通过链行走的机理产生的，并且聚合反应的条件对支链的形成具有非常大的影响。增加乙烯压力，聚合的活性和产物的分子量增加，但是产物的支化度降低；提高聚合反应温度，链行走过程增强，产物的支化度增加，甚至能够得到超支化的聚乙烯。基于上述的研究结果，α-二亚胺镍钯催化剂催化乙烯低聚时，通过降低产物分子量和提高支化度，能够得到油状的聚乙烯产物，通常是通过降低乙烯压力和提高聚合反应温度，得到高度支化的聚乙烯油状物。例如，α-二亚胺钯催化剂能够在1大气压下催化乙烯聚合，得到油状的超支化聚乙烯，尽管产物的支化很高，但是产物中主要是甲基支链，长支链的含量(C≥6)比较低(通常≤20mol％)，因而其低温流动性差(倾点较高)，不能满足润滑油基础油的使用要求。低的乙烯压力显著降低了催化剂的活性；增加乙烯压力，虽然催化剂活性增加，但是链行走速率降低，产物支化度显著降低且分子量增加，从而导致油品的倾点较高，低温流动性极差，难以作为润滑油使用。例如，α-二亚胺镍催化剂在1～30个大气压下进行乙烯聚合，随着乙烯压力的增高，产物的分子量增加，产物的最高分子量达到5×10⁵g/mol，但是产物呈固体粉末，无法作为润滑油应用。

另外，乙烯低聚直接制备聚烯烃油的过程中，链转移的方式主要是β-H消除，得到的产物通常含有不饱和双键，影响了油品的抗氧化安定性。因此，必须对低聚产物进行催化加氢饱和处理，这会导致制备工艺的复杂化。例如，α-二亚胺镍催化剂及烯类单体直接聚合制备高度支化的聚烯烃油，以及杂原子辅助的α-二亚胺镍催化乙烯聚合制备支化的聚烯烃油的，产物都有较高含量的双键，溴值大多在30g/100g以上，如作为润滑油使用必须加氢饱和，使得制备工艺较为复杂。

因此，本发明提供了一种α-二胺基钯催化剂及其制备方法和应用，以解决上述问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种α-二胺基钯催化剂。

本发明的第二个目的在于提供一种α-二胺基钯催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种α-二胺基钯催化剂的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种α-二胺基钯催化剂，其结构式如下式I所示：