[发明专利]一种双吲哚稀土金属催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种双吲哚稀土金属催化剂、制备方法及应用，属于催化剂技术领域。所述的这种新型的双吲哚稀土金属催化剂可以催化烯烃、炔烃、CO₂、极性单体均聚或共聚合或三元聚合反应。其中在催化异戊二烯的聚合应用中，得到的聚异戊二烯中顺1,4含量最高达到100％。此外，在催化月桂烯的聚合应用中，所得到的聚月桂烯中顺1,4含量最高达到94％。特别在苯乙烯的聚合应用中，首次利用非茂稀土金属催化剂得到间规立构rrrr＝100％的聚苯乙烯。本发明的催化剂结构新颖、合成产率高、易于制备；本发明的方法简单，环境友好且成本低廉，适合于产业化生产；本发明的催化剂在聚合中选择性高、活性高。

技术领域

本发明涉及一种双吲哚稀土金属催化剂、制备方法及应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

橡胶是重要的战略物资，人们的日常生活、交通运输、国防建设等都离不开它。人类使用橡胶是从使用天然橡胶开始的，1839年，美国人发明了天然橡胶硫化技术，使其逐渐得到广泛应用。随着社会的发展，天然橡胶不能满足人类对橡胶材料的需求，20世纪30-40年代，人们研究成功并开始生产合成橡胶。随着石油化工技术的发展，合成橡胶技术得到迅速提高。其中，高顺式1,4-聚异戊二烯是综合性能优良的合成橡胶品种之一，在民用、汽车、飞机制造、航空航天等方面有着广泛的应用。特别是当顺1,4-含量达到99％以上时其性能可与天然橡胶相媲美，甚至某些方面好于天然橡胶。因此，工业化生产得到高分子量、高顺式 1,4结构含量、分子量分布窄的聚合物是今后合成异戊二烯橡胶的发展趋势。

目前，天然橡胶和石油是制备聚烯烃橡胶材料的主要来源，天然橡胶资源十分短缺以及石油资源不可持续发展限制了它的制备，因此积极开发生物化学品是中国轮胎橡胶工业可持续发展的未来。直接聚合结构类似石油单体(丁二烯，异戊二烯等)的生物质单体是获得非石油合成橡胶的最有效路径。单萜烯类化合物不仅其结构类似与异戊二烯，而且是一类广泛存在于植物体内的不饱和碳氢化合物，可从多种植物，特别是针叶树中获得。月桂烯是研究最多的直链单萜烯化合物，这种单萜烯在我国吉林的黄柏油中含量高达80％。因此在绿色轮胎新材料开发中，以资源丰富的月桂烯为聚合单体合成生物基绿色橡胶具有重要的应用价值。

合成树脂是三大合成材料之一塑料的主要成分。随着社会发展，合成树脂逐渐成为一类重要的材料。聚苯乙烯是五大合成树脂之一，其性能与应用领域决定于立构规整性和分子量。聚苯乙烯按照分子中侧链苯对链骨架空间取向的不同，分为三种不同的立体构型：无规立构、全同立构、间规立构。低分子量的无规聚苯乙烯，通常作为增塑剂使用；高分子量无规聚苯乙烯，具有价格低廉、易加工、透明性好、质硬、尺寸稳定性好等优点，可应用于玩具、日用品、包装材料、家电部件、建材等领域，但是因其脆性大和耐热性差，而限制了其在其他领域的应用。随着聚苯乙烯分子量增加，其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度及耐热性能均有提高。可结晶的立构规整聚苯乙烯产品主要是通过配位聚合方法制备。等规聚苯乙烯(iPS) 结晶速率慢，熔点在240℃左右。间规聚苯乙烯(sPS)的数均分子量通常为5×10⁴～ 1.5×10⁵g·mol-1，结晶速率相对快，熔点在273℃左右。sPS具有耐热性好、耐化学性好、密度低、介电常数低等优点，可应用于电气设备、汽车零件以及日用品领域。然而，现有sPS间规度低且难于调节，导致其加工温度高，影响了其大规模应用。传统催化剂用于苯乙烯配位聚合，大多数情况下只能制备低分子量无规聚苯乙烯。通过制备新型的催化剂，可以提高立构规整性或提高分子量。