[发明专利]一种低分子量、高trans-1,4-聚异戊二烯及其制备方法

说明书

一种低分子量、高trans‑1,4‑聚异戊二烯及其制备方法。本发明属于共轭二烯催化聚合领域。本发明为解决现有阳离子聚合异戊二烯的过程中环化副反应难以控制而导致双键缺失的技术问题。从抑制环化副反应出发，以研究较少但价格低廉的质子酸(含不同取代基的双磺酰亚胺质子酸)为催化剂，以离子液体为溶剂，通过降低分子链双键的电子云密度来达到降低环化副反应，而提供了一种低分子量、高trans‑1,4‑聚异戊二烯及其制备方法。本发明的一种低分子量、高trans‑1,4‑聚异戊二烯的微观结构组成以质量分数计由90％～98％的trans‑1,4‑聚异戊二烯和2％～10％的3,4‑聚异戊二烯组成；其数均分子量为500g/mol～3000g/mol，分子量分布为1.2～3.0；双键保留率DB为82％～94。

技术领域

本发明属于共轭二烯催化聚合领域，具体涉及一种低分子量、高trans-1,4-聚异戊二烯及其制备方法。

背景技术

Trans-1,4-聚异戊二烯作为一类重要的材料中间体,在轮胎、薄膜及胶黏剂等材料的制备中广泛应用。酸催化的异戊二烯阳离子聚合因生成高的trans-1,4低分子量聚合物得到广泛研究。然而，因为聚合过程中所存在的环化或支化副反应难以有效控制，从而导致聚合物链中双键的缺失。

在很长一段时间内，Lewis催化剂体系受到很大关注。例如BF₃类衍生物,AlCl₃,SnCl₄,TiCl₄,AlEt₂Cl₂,[Ph₃C][SbCl₆],[C₇H₇][SbCl₆]以及其他Lewis酸与助催化剂的结合物被深入广泛研究；而质子酸研究得很少。因此，发展至今70多年，虽然在个别催化体系中聚合性能得以改善，但聚合物链中机理不明的双键缺失仍难以解决，同时实现高产率及高双键保留率的异戊二烯阳离子聚合仍是研究的重大挑战。

发明内容

本发明为解决现有阳离子聚合异戊二烯的过程中环化副反应难以控制而导致双键缺失的技术问题，从抑制环化副反应出发，以研究较少但价格低廉的质子酸(含不同取代基的双磺酰亚胺质子酸)为催化剂，以离子液体为溶剂，通过降低分子链双键的电子云密度来达到降低环化副反应，而提供了一种低分子量、高trans-1,4-聚异戊二烯及其制备方法。

本发明的一种低分子量、高trans-1,4-聚异戊二烯的微观结构组成以质量分数计由90％～98％的trans-1,4-聚异戊二烯和2％～10％的3,4-聚异戊二烯组成；其数均分子量为500g/mol～3000g/mol，分子量分布为1.2～3.0；双键保留率DB为82％～94％。

本发明的一种低分子量、高trans-1,4-聚异戊二烯的制备方法按以下步骤进行：

以含不同取代基的双磺酰亚胺质子酸为催化剂，以离子液体为溶剂，通过阳离子聚合制备得到低分子量、高trans-1,4-聚异戊二烯。

进一步限定，所述制备方法具体步骤如下：

在无水无氧条件下，向反应器中加入含不同取代基的双磺酰亚胺质子酸、离子液体和异戊二烯单体，搅拌下进行聚合反应，反应结束后加入甲醇猝灭，过滤，洗涤后，分离提纯得到低分子量、高trans-1,4-聚异戊二烯。

进一步限定，所述含不同取代基的双磺酰亚胺质子酸的结构式为：

进一步限定，所述离子液体为[C₄MPyr][NTf₂]、[C₄MPd][NTf₂]、[N_4,4,4,1][NTf₂]或[N_8,8,8,1][NTf₂]。

进一步限定，所述离子液体的具体结构为：