稀土催化剂催化的丁二烯悬浮聚合过程研究

顺丁橡胶是世界第二大通用合成橡胶，其工业生产均采用阴离子或配位溶液聚合工艺，聚合产物与溶剂的分离过程复杂，能耗大、成本高、安全和环保隐患多；且产物呈块状，加工应用还往往需要耗能的切胶、破胶等破碎过程。本项目拟采用配位聚合领域最新的单活性中心催化剂技术，合成一类高效的稀土催化剂，并选用与丁二烯单体互溶性相对较差、聚合物则更加不溶的烃类混合物为分散介质，实现高顺式1,4-聚丁二烯的悬浮聚合法制备。拟在聚合反应的初始即形成包含有催化剂的单体液滴，并用合适的分散剂使其分散稳定在分散介质中，进而以单体液滴为唯一的反应场所进行聚合反应，确保高的聚合活性、聚合物立构选择性和良好的颗粒分散稳定性，研究聚合反应动力学、聚合物分子结构（分子量及其分布、分子立构）和颗粒形态的调控规律，为高效能、高可控的顺丁橡胶非均相聚合工艺开发提供重要的科学基础。

顺丁橡胶是世界第二大通用合成橡胶，其工业生产均采用阴离子或配位溶液聚合工艺，聚合产物与溶剂的分离过程复杂，能耗大、成本高、安全和环保隐患多；且产物呈块状，加工应用还往往需要耗能的切胶、破胶等破碎过程。本项目合成并筛选出一种高效的稀土催化剂（新癸酸钕），并将其负载在硅胶载体上，实现了无溶剂的丁二烯气相聚合，聚合活性可达1.7×106 g mol-1 h-1，产物中顺式1,4-结构的含量可达97%；合成了一类高活性的钴系催化剂（CoCl2(PRPh2)2），以倍半乙基氯化铝（EASC）为助催化剂，优选出异辛烷为分散介质，实现了丁二烯的悬浮聚合；合成了带有NOO、NNO、PNP配体的新型单活性中心钴系催化剂，并将其用于丁二烯的溶液聚合，获得了高的催化剂活性（30分钟内丁二烯单体转化率可达到100%）和产物高的顺式1,4选择性（96%以上）。这些结果将为顺丁橡胶的非均相聚合工艺和新型催化剂的开发提供重要的科学基础。