[发明专利]一种聚异丁烯及异丁烯共聚物的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚异丁烯及异丁烯共聚物的制备方法，采用具有更大共轭作用的杂环稠合茂基配体的杂环稠合茂基稀土化合物和有机硼盐构成的催化剂在有机溶液中实现异丁烯均聚合及异丁烯与第二单体的共聚合。该杂环稠合茂基稀土化合物与有机硼盐构成的催化剂的聚合活性和效率高，既可以在较高温度下制备高活性聚异丁烯，也能够在较低温度下制备高分子量的聚异丁烯和异丁烯共聚物，而且该螯合配体合成简单、成本较低，可工业化生产。本发明提供的一种聚异丁烯及异丁烯共聚物的制备方法可以通过改变催化剂与单体的比例、聚合温度等方法调控聚合物的分子量大小。

技术领域

本发明涉及聚异丁烯及异丁烯共聚物制备技术领域，具体涉及一种利用稀土金属催化剂在有机溶液中实现异丁烯均聚合及异丁烯与第二单体的共聚合的聚异丁烯及异丁烯共聚物的制备方法，并且可以通过改变催化剂与单体的比例、聚合温度等方法调控聚合物的分子量大小。

背景技术

1996年英国科学家发现二茂铝甲基化合物与有机硼盐B(C₆F₅)₃构成的催化体系，能够在-78℃～-25℃下催化异丁烯和异戊二烯共聚合制备高分子量的聚异丁烯(Angew.Chem.Int.Ed.1996,35,2226-2228)。但是，该催化体系的聚合活性与金属铝螯合配体密切相关，当用大空间位阻的茂基配体螯合二茂铝化合物时，聚合活性消失。后来，人们发现双茂稀土钇甲基化合物与有机硼盐[Ph₃C][B(C₆F₅)₄]构成的催化体系，也能够在-78℃～-50℃下引发异丁烯聚合，制备出重均分子量超过100万的聚异丁烯，但是该催化体系活性和效率很低(Organometallics,1998,17,1004-1006)。加拿大人发现单茂钛三甲基化合物Cp*TiMe₃与有机硼盐[P h₃C][B(C₆F₅)₄]和B(C₆F₅)₃构成的催化体系能够催化异丁烯均聚合及异丁烯与异戊二烯共聚合(J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1995,1065-1066)。英国的研究人员发现二甲基二茂锆或铪在有机硼盐[Ph₃C][B(C₆F₅)₄]的作用下，能够制备高分子量的聚异丁烯和丁基橡胶(Macromoleces,1998,31,2035-2040)。最近，大连理工大学研究人员发现单茂钪双烷基化合物与[Ph₃C][B(C₆F₅)₄]组成的催化体系能够催化异丁烯聚合，制备中高分子量的聚异丁烯，其单体与催化剂的最高摩尔比例达到了4000倍(CN201611201946.X)。根据文献资料，可知过渡金属螯合配体、引发基团和聚合溶剂等都对催化体系的聚合性能影响较大，通过螯合配体优化组合可以有效调控催化剂的催化活性以及所制备聚合物的分子量大小。

发明内容

本发明要解决现有技术中传统丁基橡胶和聚异丁烯制备方法，聚合温度过低，能耗较高，聚合工艺复杂的技术问题，提供一种聚异丁烯及异丁烯共聚物的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种聚异丁烯及异丁烯共聚物的制备方法，包括以下步骤：

在无水无氧的条件下，利用由杂环稠合茂基稀土化合物和有机硼化合物组成的催化剂组合物引发异丁烯均聚合、或者异丁烯与第二单体共聚合，制备得到聚异丁烯或异丁烯共聚物；聚合反应为溶液聚合，反应温度为-80℃～50℃，时间为1/6～24小时。

在上述技术方案中，所述杂环稠合茂基稀土化合物的结构式如式Ⅰ所示：

式I中：