[发明专利]用于聚合氯乙烯的有机金属催化剂组合物

说明书

本发明涉及一种新的催化剂组合物以及使用该组合物的氯乙烯的聚合。更具体地说，本发明涉及一种氧钒(V)催化剂和烷基铝助催化剂的混合物的催化剂组合物。

氯乙烯单体(VCM)可采用过氧化物引发剂大批地聚合而生产聚氯乙烯(PVC)。由于过氧化物不稳定甚至具有爆炸性，它们必须在低温下小心操作和贮存，这使过程复杂化并增加了制造成本。另外，由过氧化物引发的聚合反应中通常需要较高的温度(50-80℃)，这将损坏产品的性能。除此以外，传统聚合工艺的自由基特性意味着产品性能例如立构规正度、分子量和多分散度完全不受基团引发剂的结构或组成的影响。已经有研究工作试图发现用于聚合氯乙烯的非过氧化物催化剂。例如，USP3,775,391、3,786,032和4,129,702中报道了在氯乙烯或二氯乙烯的聚合中用一种过渡金属化合物，例如三氯氧钒，以及一种有机铝或有机锌化合物，例如三乙基铝，包括以肟和羟基酯的配位衍生物，作为一种引发剂。这些催化剂似乎太特殊，而且象大多数催化剂一样化学变化小，因而不实用。

我们发现了一种新的有机金属催化剂组合物，它适用于单氯乙烯单体的聚合或其与共聚单体的聚合。本发明的催化剂组合物是一种氧钒(V)催化剂和一种烷基铝助催化剂的混合物。与需要较高温度的过氧化物引发剂不同，本发明的有机金属催化剂组合物不仅可在高温下使用，而且可在室温或低于室温的温度下使用。另外，在用该新催化剂组合物的聚合工艺中，PVC的分子量可很容易地通过催化剂的浓度进行控制。而且该催化剂组合物是非爆炸性的并且该组分可在室温下贮存。本发明的催化剂组合物可用于氯乙烯的溶液、体相或气相聚合，而后两种工艺在经济上是最具吸引力的。

本发明的催化剂组合物是一种氧钒(V)催化剂和一种烷基铝助催化剂的混合物。

该氧钒(V)催化剂具有下列通式：其中R为一种含有1～14个碳原子的基团，X为卤素或OR。优选的是R为C₁～C₄的烷基且X为OR，因为这样的催化剂更容易得到。某些R为烷基的该催化剂，例如三异丙氧基氧钒(V)可从商业途径得到。不能购买的催化剂可以通过将三卤氧钒与1、2或3摩尔的一种醇、酚、羧酸、可烯醇化的酮、或者它们的盐进行反应而很容易地制得，该反应在室温下能容易地完成。也可以通过将三卤氧钒与一种含有环氧环的化合物反应而制备一种氧钒(V)催化剂。例如，一摩尔的三氯氧钒可与1、2或3摩尔的环氧乙烷反应：其中P为1、2或3。这一反应在室温下进行1～24小时便可很容易地完成。合适的具有环氧环的化合物的例子包括环氧乙烷、环氧丙烷、3-氯-1，2-环氧丙烷、环氧己烷和环氧辛烷。优选的氧环(V)催化剂是三氯氧钒与环氧己烷的反应产物，因为这种催化剂容易获得并且性能良好。

该烷基铝助催化剂具有如下通式：