烯烃易位-催化氢化改性C5二烯基聚合物应用基础研究

There are ethylene processes of about 2000 tons per year in our Country, from which 15-20% C5 based by-products are produced. Therefore how to efficiently use the C5 by-products to produce high value products is an important topic. To balance the C5 by products, C5 resin is made by the polymerization process of the C5 by-products. However, because there are residual carbon-carbon bonds in the chains of C5 resin which makes the properties of C5 resin be poor in resistances to ozone, solvents, light and heat, and limits its application range. This proposal is about novel methods and techniques to turn the C5 resin into high performance and functional polymers by tandem metathesis and hydrogenation. The reaction mechanism, kinetics, modeling and optimization of reaction conditions will be studied. Furthermore, the coupling of metathesis and hydrogenation will be revealed, and the mechanism and techniques to realize "homogeneous reaction and heterogeneous separation" are pursued particularly. The expected output of this research will include providing fundamental data for the modification of C5 resin via tandem metathesis and hydrogenation, novel techniques for efficient using catalysts and making contributions to establishing novel C5 materials industry.

我国乙烯装置迄今已接近年产2000万吨，相伴产生的副产物C5馏分占15-20% ，其中以含有两个双键的烯烃和环烯烃为主，因此C5二烯的合理利用问题显得非常突出。C5石油树脂即是为了平衡乙烯过程副产物而出现的一个聚合物品种，由于C5树脂分子链中含有大量残留双键，易被臭氧、溶剂、光、热等侵蚀而影响材料的应用价值。本申请项目提出通过烯烃易位和催化氢化方法联用将C5树脂转化为具有高附加值的高性能聚合物材料，并将对C5树脂在烯烃易位和氢化反应过程的反应机理、动力学、模型化、及其反应条件优化等进行系统研究，对其中的烯烃易位和催化氢化的耦合行为、对如何同时实现催化剂的高效均相催化和有效异相分离两个科学问题进行重点研究，旨在为我国C5树脂可裁剪功能化和可控高性能化之改性技术的发展和进步提供重要基础数据。预期成果将丰富催化基础理论和技术方法，为我国C5基新材料技术的发展作出有益的贡献。

基于我国乙烯工业过程的快速发展，作为副产物的C5石油树脂以每年数百万吨的产量相伴而生；由于C5树脂的色泽、热稳定性、化学稳定性均差，应用价值非常有限，急需环境友好、可产生高附加值的技术的背景，本研究针对工业部门对C5馏分中的主要副产物双环戊二烯（DCPD）的高附加值转化的急迫需求，提出以利用烯烃易位、氢化方法、烯烃易位-氢化联用的新方法，合成DCPD聚合物（pDCPD）、嵌段共聚物、衍生物、大分子引发剂等具有特殊应用性能的新材料的技术线路，这条技术线路的学术价值在于为二烯基聚合物提出了一条根据终端使用性能的需求，可设计、可裁剪聚合物材料，并进而可望实现二烯基聚合物资源的循环利用；这条线路的应用价值在于变近似于废料的乙烯副产物为高附加值的材料。本项目的研究证明了上述设想，合成了一些列性能优异或有特殊用途的高分子材料，比如合成了多种耐温高达400C以上的高分子材料、多种两亲性高分子材料、结构规整的可用于催化剂模板剂制造的极高附加值的三嵌段高分子材料等等。基于社会的需求，把本研究建立的新的技术线路，应用到其他体系，合成了更多的系列性新材料，比如储能材料、环境污染治理材料、耐热材料、阻燃材料等；并对产业化进行了实质性的探索。.本项目研究的创新之处、科学意义、技术价值：1. 在于提出了一条烯烃易位反应和催化氢化反应联用，实现高分子材料根据需求进行分子设计、功能设计、并同时实现高分子材料可循环使用的科学思想和可持续发展的技术路线，而且研究表明其对二烯基系列聚合物均可行，这无论是学术上还是社会对可持续发展的高分子材料的应用技术上都是具有重要意义的。2. 合成了一些列新颖的具有特殊用途的高分子新材料。