稀土-其它过渡金属混合催化剂用于共轭双烯烃的聚合——Ⅳ.(NdCl3+FeCl3)·nphen-HAI(i-Bu)2体系对异戊二烯的聚合

 本文报道由(NdCl₃+FeCl₃)·nphen-HAl(i-Bu)₂催化体系引发异戊二烯聚合的结果。在适当Nd/Pe比下,该体系对异戊二烯聚合的活性可超过单一钕或铁催化剂的活性,同时随催化剂中钕和铁含量的不同,所得产物的微观结构变化很大,当体系中钕含量由100％→0时,产物的顺-1,4结构含量由94.4％→22.1％,而3,4结构含量由5.6％→77.9％。Al/M(N=Nd+Fe)比、单体浓度和聚合温度不仅对聚合活性有影响,对产物的微观结构影响也较大。事实表明,该聚合体系中存在着两种过渡金属(Nd和Fe)活性中心,它们按各自的机理进行异戊二烯的聚合。     

稀土-其它过渡金属催化剂用于共轭双烯烃的聚合I.(NdCl3+FeCl3).nphen-AlH(i-Bu)2体系对丁二烯的聚合

用共沉淀法制备了不同钕、铁含量的NdCl_3和FeCl_3邻菲罗啉(phen)络合物,并与AlH(i-Bu)_2组成Ziegler-Natta型催化剂,发现这种混合催化剂在合适的Fe/Nd比范围内,对丁二烯的聚合活性高于单一稀土或铁催化剂,尤其是产物的微观结构,可随催化剂中铁、钕含量不同而有较大幅度的变化(cis-1,4含量98—40%,1,2含量1—49%左右,考察了AI/M(M=Nd+Fe的摩尔数)和溶剂对聚合活性的影响,随Al/M的变化,催化剂的活性出现一个高峰;并随催化剂用量不同,活性高峰处的Al/M值也不同,溶剂对催化利活性的影响也很大,其顺序是:甲苯≈苯>环已烷>正己烷,即芳烃>脂环烃>直链烃。     

氯化钕异丙醇合物/三异丁基铝催化剂活性中心的分离与聚合

研究了氯化钕异丙醇合物/三异丁基铝催化剂的配制方式对异戊二烯聚合和聚合产物特性的影响。 将催化剂的悬浊液分离得到清液和沉淀，分别进行聚合，并对沉淀进行了拉曼光谱表征。 结果表明，(Nd+Al)配制方式在室温和70 ℃下所得催化剂的清液均无活性，并且70 ℃下所得催化剂的沉淀也无活性。 (Nd+IP+Al)配制方式在任何条件下所得催化剂的各组分均有活性，推测该配制方式所得催化剂可能形成的是2种活性中心：(isoprenyl)2NdCl和(isoprenyl)NdCl2。 配制方式对聚异戊二烯的微观结构没有影响(96%左右)，分离前的悬浮催化剂和沉淀催化剂所得聚异戊二烯均为高分子量(Mn＞100×104)和窄分子量分布(Mw/Mn＜2.0)的聚合物，但是分离后清液所得聚合物的分子量较低(Mn＜30×104)，分子量分布很宽(Mw/Mn＞5.0)。     

稀土-其它过渡金属混合催化剂用于共轭双烯烃的聚合——Ⅲ.关于两种活性中心及其聚合机理的探讨

研究了(NdCl_3+FeCl_3)r phen-HA_2(i-Bu)_2体系聚合丁二烯。通过固定催化剂中稀土(或铁)含量而改变铁(或稀土)含量的方法,证明了此聚合体系中存在两种不同的对丁二烯聚合有很高催化活性的活性中心,即能使丁二烯聚合成高顺式产物的Nd活性中心,和使丁二烯聚合成几乎是等二元(cis-1,4和1,2构型),聚合物的Fe活性中心。所得产物具确两个T_g和产物分级后可得到cis-1,4为92％和1,2含量为54％的级分,为以上结论也提供了旁证。两种活性中心的催化活性受铝比、聚合温度等的影响,稀土活性体对聚合条件比过渡金属活性体有较宽的适应范围。对其聚合机理进行了探讨,认为两种活性中心分别按各自的聚合机理进行聚合反应。     

Nd(C_8H_(11))Cl_2·3THF-R_3Al对丁二烯聚合的催化活性

Nd(C_8H_(11))Cl_2·3THF与不同烷基铝〔Et_3Al,i-Bu_3Al,HAl(i-Bu_2)〕组成的催化体系可催化丁二烯聚合。实验结果表明,催化剂活性取决于所用的烷基铝、铝钕比和催化剂用量,而溶剂对催化活性影响不大。聚合物的微观结构则不受烷基铝种类、溶剂、铬钕比和催化剂用量的影响,均可得到高顺式(97—98％)聚丁二烯。     

异戊二烯聚合催化体系Ln(naph)3-Al(i-C4H9) 3-Al2(C2H5) 3Cl3中稀土金属离子的价态

用光谱法研究了异戊二烯顺-1,4聚合催化体系Ln(napb)₃-Al(i-C₄H₉)₃-Al₂(C₂H₅)₃Cl₃中稀土离子的价态.结果表明,在上述催化体系中,镨,钕,钆,铒部以三价形式存在,这说明上述稀土化合物催化活性的不同,不是因为价态有所差异.对不同条件下含Nd(naph)₃的催化剂溶液的光谱及聚合活性研究结果表明,催化活性与Nd⁺³的特征吸收强度有关,吸收强度愈强,活性愈高.提高铝/钕克分子比及延长催化剂陈化时间,都导致特征吸收强度及催化活性的增大.     

稀土催化体系Nd(napb)_3-AlEt_2Cl-Al(i-Bu)_3对双烯烃聚合的活性

分析了催化剂Nd(naph)_3-AlEt_2Cl-Al(i-Bu)_3三组分反应产物的组成,用动力学方法研究了其催化异戊二烯聚合的活性。催化剂各组分的配比及制备方法对其活性及利用率有显著影响。催化剂的利用率随它使用时浓度的减小而增大,最后达到恒定链终止反应由体系中过量的AlEt_2Cl吸附于活性体而发生。     

聚合物载体-稀土金属络合物的研究V.聚(乙烯-丙烯酸)钕的合成及其对丁二烯聚合的催化活性

合成了不同Nd含量的聚(乙烯-丙烯酸)钕(EAA·Nd)。元素分析和红外光谱表明,EAA·Nd中不再含氯,并且Nd是与COO~-相连的。由v_(as)COO~-和v_s COO~-振动频率差和COO~-的O1s电子结合能谱数据可以认为COO~-和Nd成键形成具有双配位键的结构(B)。 由EAA·Nd组成的催化体系对丁二烯聚合具有较高的催化活性。在Nd/—COOH(摩尔比)=0.17时活性最高。当Cl/Nd(原子比)=3时,活性最高,聚丁二烯的特性粘数最小,随着Al/Nd(摩尔比)的增加,催化活性逐渐提高。聚丁二烯的顺-1,4含量不受Cl/Nd和Al/Nd的影响,顺-1,4含量大于98％。丁二烯在不同溶剂中的聚合速度明显不同,在己烷中的聚合速度大大高于在芳香烃溶剂中的聚合速度,发现随着芳香烃溶剂碱性的增加,聚合速度逐渐降低,这是由于芳香溶剂和单体对催化剂Nd竞争配位的结果。     

稀土络合催化苯乙炔直接成膜聚合 Ⅴ.苯乙炔在钕、铁混合络合催化体系中的直接成膜聚合

乙酰丙酮(AA)、苯酰丙酮(BA)为配体的钕(Nd)、铁(Fe)混合催化剂与三异丁基铝[Al(i-Bu)_3]组成络合催化体系,能使苯乙炔在甲苯/己烷混合溶剂中直接聚合成膜。研究了其聚合反应规律及动力学行为,并对聚苯乙炔膜进行了全面表征,揭示了钕、铁两组分催化剂具有协同催化效应。     

聚合物载体-稀土金属络合物的研究 Ⅷ.聚合物载体-双金属络合物对丁二烯聚合的催化活性

研究了苯乙烯-丙烯酸共聚物载体-双金属络合物(SAAC·Nd·Na,SAAC·Nd·Fe)的合成以及由其组成的新型丁二烯聚合催化体系.发现在双金属络合物中Nd与游离的-COOH功能团的摩尔比较小时体系的催化活性最佳.对于SAAC·Nd·Fe体系,随着Fe含量的增加活性逐渐下降.对于SAAC·Nd·Na体系,无论Na含量多少都有着促进活性提高的作用,只是在Nd/-COOH摩尔比较小时活性提高较大.此外,初步考察了在邻啡绕啉存在下SAAC·Nd·Fe体系聚合丁二烯的活性以及所得产物的微观结构与络合物SAAC·Nd·Fe中Fe的含量关系.     

聚合物载体-稀土金属络合物的研究 Ⅷ.聚合物载体-双金属络合物对丁二烯聚合的催化活性

 研究了苯乙烯-丙烯酸共聚物载体-双金属络合物(SAAC·Nd·Na,SAAC·Nd·Fe)的合成以及由其组成的新型丁二烯聚合催化体系.发现在双金属络合物中Nd与游离的-COOH功能团的摩尔比较小时体系的催化活性最佳.对于SAAC·Nd·Fe体系,随着Fe含量的增加活性逐渐下降.对于SAAC·Nd·Na体系,无论Na含量多少都有着促进活性提高的作用,只是在Nd/-COOH摩尔比较小时活性提高较大.此外,初步考察了在邻啡绕啉存在下SAAC·Nd·Fe体系聚合丁二烯的活性以及所得产物的微观结构与络合物SAAC·Nd·Fe中Fe的含量关系.     

聚合物载体-稀土金属络合物的表征及其催化聚合共轭双烯的活性

本文采用含一定量功能团的直链碳氢共聚物作为载体,如苯乙烯-丙烯酸共聚物(SAAC),苯乙烯-2-(甲基亚硫酰基)乙基甲基丙烯酸酯共聚物(SMC)。介绍了这类聚合物载体-稀土金属络合物的合成方法,讨论了它们的红外光谱。聚合物载体-钕络合物催化剂具有很高的催化活性和定向效应.SAAC·Nd 三元体系的催化效率高达170kg聚丁二烯/gNd·小时,SMC·NdCl_3 二元体系的催化效率是小分子氯化钕二甲基亚砜络合物 NdCl_3·4DMSO的 2—3倍。聚丁二烯顺式-1,4结构含量在 98％以上。体系也适用于异戊二烯的聚合,产物顺式-1,4含量在95％左右。     

稀土络合催化苯乙烯均聚及其与二乙烯苯共聚

应用稀土化合物:环烷酸钕Nd(naph)_3和二(2-乙基己基)磷酸钕Nd·(P_(204)_3分别与三异丁基铝Al(i-Bu)_3组成络合催化剂引发苯乙烯均聚及其与二乙烯苯共聚。适宜的聚合温度为50℃:[Nd]=3×10~(-5)mol/ml;[M]=3×10~(-3)mol/ml;Al/Nd=10(摩尔比),并且催化剂按以下次序配制:钕化合物→溶剂→苯乙烯→三异丁基铝,苯乙烯的转化率在90％以上。溶剂种类及聚合条件不同,制得的聚苯乙烯可为白色或黄色粉末状无定形聚合物,分子量几百至上万。聚合体系中添加PeCl_3能抑制黄色产生。在共聚反应中,二乙烯苯比苯乙烯显示较高的反应活性。     

稀土络合催化苯乙炔直接成膜聚合 Ⅴ.苯乙炔在钕、铁混合络合催化体系中的直接成膜聚合

 乙酰丙酮(AA)、苯酰丙酮(BA)为配体的钕(Nd)、铁(Fe)混合催化剂与三异丁基铝[Al(i-Bu)₃]组成络合催化体系,能使苯乙炔在甲苯/己烷混合溶剂中直接聚合成膜。研究了其聚合反应规律及动力学行为,并对聚苯乙炔膜进行了全面表征,揭示了钕、铁两组分催化剂具有协同催化效应。     

改性甲基铝氧烷和烷基铝活化的新癸酸钕催化剂催化异戊二烯聚合

 考察了改性甲基铝氧烷(MMAO,溶于庚烷)和烷基铝(AlR3)活化的新癸酸钕(Nd(vers)3)催化剂对异戊二烯(IP)聚合反应的催化性能. 结果表明,以Al(i-Bu)2H替代部分MMAO,可在较低的MMAO用量(n(MMAO)/n(Nd)=20,总铝量n(Al)/n(Nd)=40)下明显提高Nd(vers)3-MMAO催化剂的活性,但所得聚合物中顺式-1,4结构的含量较低(约90%). Nd(vers)3, MMAO, Al(i-Bu)2H和Al(i-Bu)2Cl可在少量单体(n(IP)/n(Nd)=10)存在下配制成稳定的均相催化剂,该催化剂能在相对较低的MMAO用量(n(MMAO)/n(Nd)=15,总铝量n(Al)/n(Nd)=30)及较宽的Al(i-Bu)2Cl用量范围(n(Cl)/n(Nd)=0.5～7.0)内聚合异戊二烯,其活性明显高于单独以MMAO或Al(i-Bu)2H组成的催化剂,所得聚合物中顺式-1,4结构含量可达96%. 调节MMAO和Al(i-Bu)2H用量可控制聚合产物的分子量. 初步推测了该四元均相催化剂活性中心的生成过程.     

聚合物载体-稀土金属络合物的研究III.用聚合物载体-钕络合物-氯代烷-三异丁基铝催化体系聚合共轭双烯

研究了聚合物载体-钕络合物-氯代烷-三异丁基铝新体系用于共轭双烯的聚合,所用载体为苯乙烯-丙烯酸共聚物。丁二烯聚合时体系的催化活性的大小既取决于氯代烷的种类,又与配制催化剂的溶剂有关。聚合物载体-钕络合物体系的活性高于小分子异辛酸钕和环烷酸钕体系。氯代烷的种类不影响所得聚合物的微观结构。体系保持了小分子稀土催化剂所具有的良好定向效应,所得聚丁二烯的顺式-1,4结构含量高于98%。采用这一体系得到的聚异戊二烯的顺式-1,4结构含量在96%左右。载体本身的组成及其络合物中稀土的含量对体系的活性影响很大。     

[(CH_3)_3CCH_2O]_4Nd_2O的合成、晶体结构和催化聚合双烯烃的研究

合成了一种新的新戊氧基钕化合物-[(CH_3)_3CCH_2O]_4Nd_2O,并测定了它的晶体结构。这一化合物与氯化烷基铝和三烷基铝组成的催化体系,可使双烯烃聚合得到顺式-1,4含量为90％～98％的聚合物。该催化体系中Cl/Nd<1.5(摩尔比)时呈现均相性质,聚合丁二烯和异戊二稀的最佳活性分别出现在Cl/Nd=1.5和2.0(摩尔比),而Al/Nd摩尔比均出现在60。     

异丙氧基钕系催化剂合成窄分布聚异戊二烯

采用异丙氧基钕/二异丁基氢化铝/含氯化合物（Nd(OiPr)3/Al(iBu)2H/RCl）催化体系,催化异戊二烯（IP）聚合。 考察了氯源和陈化温度对聚合的影响,并通过IR、NMR和GPC等技术手段对聚合物的微观结构、相对分子质量及相对分子质量分布等进行了表征。 结果表明,氯源种类对聚异戊二烯的相对分子质量分布影响较大。 采用Nd(OiPr)3/Al(iBu)2H/Me2SiCl2催化体系可制得窄分布(MWD＜1.5)的聚异戊二烯;该体系催化异戊二烯聚合过程中,陈化温度对聚异戊二烯的MWD影响较大,在0~50 ℃陈化时,MWD可保持在1.5以下,陈化温度的进一步升高,MWD则变得很宽;同时,随陈化温度升高,聚合收率不断增加,聚合物1,4-结构含量稍有增加。     

新型铁系催化剂聚合丁二烯

以铁化合物Fe(CF3SO3)2为催化剂,烷基铝为助催化剂,亚磷酸二异辛脂(P8)为给电子体,研究了该催化体系对丁二烯的聚合行为。 结果表明, 催化体系（n(Fe)∶n(P8)∶n(Al)=1∶4∶20）具有良好的聚合活性和间同立构选择性,并且聚合活性和间同立构选择性随聚合温度升高而增加,50 ℃时可得到1,2-结构含量大于85%、间规度达99%以上的间同1,2-聚丁二烯;该催化体系具有很好的立体选择性和温度耐受性,克服了以往铁系催化体系立体选择性差、需要低温聚合的缺点,并且催化体系不涉及使用有毒、有害的催化剂组分。     

Ziegler-Natta型催化剂NdCl_3·3i-PrOH—AlEt_3两组分间的反应及其反应产物对双烯烃聚合的催化活性

研究了稀土配位催化剂两组分NdCl_3·3i-PrOH与At_3之间的反应.发现具有活性的固体产物是一混合物,其中含有烷基化的钕化合物.两组分反应时没有卤代烷生成,键合于钕上或铝-钕桥上的烷基的热稳定性较键合于铝上的小.对烷基化的钕化合物设想了两种可能的结构.随着钕烷基化程度的增大,催化剂对异戊二烯聚合的活性也增大,而氯化烷基铝的存在则降低它的活性.