[发明专利]聚异戊二烯及其制备方法

说明书

本发明涉及合成橡胶技术领域，具体地，涉及聚异戊二烯及其制备方法。该方法包括：在有机溶剂中，在作为含有组分A、组分B、组分C、组分D和组分E的均相溶液的稀土催化剂存在下，将作为单体的异戊二烯进行聚合反应；组分A：式(1)所示的膦酸钕类化合物；组分B：烷基铝类化合物；组分C：卤代化合物；组分D：CH₂＝C(R²)‑CH＝CH₂；组分E：式(2)所示的化合物。本发明提供的制备方法具有催化剂用量的低的优势，可以在钕/单体摩尔比为8.5×10^‑5以下的条件下获得聚异戊二烯，且催化剂消耗量在200mgNd/kgPI。

技术领域

本发明涉及合成橡胶技术领域，具体地，涉及聚异戊二烯及其制备方法。

背景技术

在橡胶领域中，公认天然橡胶是综合性能最好的橡胶，无论是生胶、混炼胶，还是硫化胶，其强度、伸长率和弹性等性能均较高。采用合成法制备的聚异戊二烯，因其结构与天然橡胶相似，被称为“合成天然橡胶”，是天然橡胶最佳的替代胶种。合成聚异戊二烯的催化剂有锂系、钛系和稀土系等，其中稀土系催化剂具有较强的顺式选择性，被认为是最适合制备聚异戊二烯的催化剂。

从单体结构上看，异戊二烯与丁二烯十分相似，均属于共轭二烯烃范畴。然而，相同的稀土催化剂用于异戊二烯和丁二烯时，却表现出很大的差异，其中最大的差异是催化剂用量。例如采用新癸酸钕/氢化二异丁基铝/氯化二乙基铝催化剂体系，用于丁二烯聚合，催化剂用量(以钕/单体摩尔比计)一般为6～8×10^-5，每生产1kg的聚丁二烯需要消耗120～170mgNd。同样的催化剂用于异戊二烯时，催化剂消耗量则需要增大3倍以上，每生产1kg的聚异戊二烯需要消耗420mgNd。

CN1840552A公开一种稀土羧酸盐/有机铝/氯代烷烃或氯代羧酸酯/共轭烯烃或羧酸催化剂，用于丁二烯聚合时，催化剂用量通常为0.2～1.0×10^-3，即每生产1kg的聚丁二烯需要消耗420～2100mgNd，而用于异戊二烯时，每生产1kg的聚异戊二烯需要消耗超过3000mgNd。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的采用稀土催化剂制备聚异戊二烯时催化剂用量过大的问题，提供了一种稀土催化剂用量较低的聚异戊二烯及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种聚异戊二烯的制备方法，该方法包括：在有机溶剂中，在作为含有组分A、组分B、组分C、组分D和组分E的均相溶液的稀土催化剂存在下，将作为单体的异戊二烯进行聚合反应；

组分A：式(1)所示的膦酸钕类化合物；

式(1)其中，R^a1、R^a2、R^b1、R^b2、R^c1、R^c2、R^d1、R^d2和R^d3各自独立地氢、羟基、C₁-C₂₀的烷基或C₁-C₂₀的烷氧基；

组分B：烷基铝类化合物，所述烷基铝类化合物选自三烷基铝和二烷基氢化铝中的一种或多种；

组分C：卤代化合物，所述卤代化合物选自卤代烷基铝、卤代硅烷和倍半卤代烷基铝中的一种或多种；

组分D：CH₂＝C(R²)-CH＝CH₂，R²为C1-C4的烷基；

组分E：式(2)所示的化合物；

式(2)