[发明专利]使用烯烃复分解催化剂的低级二聚环戊二烯单体的聚合

说明书

                          背景

本发明涉及聚二环戊二烯(聚DCPD)材料及其合成方法。更具体地说，本发明涉及将开环复分解聚合(ROMP)反应用于聚DCPD的合成。

聚DCPD是工艺上和商业上极其重要的聚合材料。它是具有高模量、优良冲击强度及优良耐化学剂性的韧性、刚性、热固性聚合物。由于具有这些特性，这种材料被广泛用于需要韧性和耐化学剂性的用途中，包括工业用机壳、制氯电解池盖、废水处理设备、船舶和雪地汽车。

由于聚DCPD商品化的重要性，对其制备方法已有广泛的研究。其中吸引众多注意力的一种方法是通过使用复分解催化剂体系的二聚环戊二烯(DCPD)单体的ROMP进行聚DCPD的制备。通过ROMP反应产生的聚DCPD可被后固化以提高这种聚DCPD材料的交联点密度。最初用于DCPD的ROMP的催化剂体系是齐格勒催化剂。这些催化剂是十分不定的，它们是通过靠前的过渡金属卤化物和还原剂如烷基铝卤化物的反应形成的。基于钨和钼也已开发了众多其它催化剂体系；但是所有这些先有催化剂体系至少具有二个重要缺陷。

其一，所述先有催化剂体系均易杂质中毒，因此单体原料必须高度纯化，反应混合物必须不含水和醇类。参见例如美国专利4661575，该文献指出“水的存在干扰所述催化剂和活化剂的聚合作用”，以及“原料的含水量应低于约100ppm”。常规方法所用的单体原料通常含约99％以上纯DCPD单体，这种原料比纯度稍低的低级单体昂贵得多。实际上，在常规方法中，低级商品单体在用作ROMP反应的原料前必须预处理。美国专利4661575指出“优选的商品原料[endo-DCPD]一般具有96-97％的纯度”以及“这种商品原料必须纯化以防止杂质抑制聚合”。在常规方法中，除了购买和纯化所用原料所增加的费用外，必须使用高纯单体的另一缺陷是原料必须贮存在严格的条件下以确保不受污染。这些缺陷导致原料处理费用和处理难度的增加；这方面的考虑在聚DCPD制品的大规模生产中变得极其重要。

常规方法的第二个缺陷在于不仅原料昂贵及难于处理，而且用这些方法生产的聚DCPD可能具有非所需的物理性质。更重要的是，用常规催化剂体系生产的一些聚DCPD制品外观上变黑及不透明。这些材料的黑色使得通过将颜料或染料加入到聚合材料中来生产不同颜色的聚DCPD制品变得困难。另外，由于所述材料不透明，所以它们不能用于需要透明或半透明材料的用途中。这些非所需的物理性质降低了常规生产的材料在一些工商业重要应用领域中使用的可能性。

由于这些原因，存在着对无需使用高纯DCPD单体作为原料的聚DCPD制备方法的需求。还存在对制备无添加剂时本身为透明或半透明，而加入染料或颜料就可产生各种颜色，同时仍保持优良的理化性质的聚DCPD材料的需求。

                          概述

本发明通过提供以不纯DCPD单体为原料制备聚DCPD的方法来满足这些需求。本发明也提供本身为透明或半透明且具有优良的诸如耐腐蚀性和韧性等性质的聚DCPD材料。本发明的聚DCPD材料也可通过加入染料或颜料产生或不同颜色。