增强、增韧聚苯乙烯材料的合成

无规聚苯乙烯耐热性能较差，软化温度也较低。立构规整聚苯乙烯熔点高、弹性模量高、耐溶剂、尺寸稳定性好及电气性能优良，但脆性大，很难单独使用。本课题采用化学方法改善结晶聚苯乙烯的性能，即通过设计特殊结构的催化剂，实现苯乙烯与烯烃或共轭双烯烃立构可控共聚合，将柔性高分子链引入脆性的聚苯乙烯链中。拟解决的关键问题是保持苯乙烯在共聚过程中的立构规整性。课题将研究配合物的空间效应和电子效应，分子结构，以及配合物作为单组分、与烷基铝或MAO或有机硼盐组成的双组分、与烷基铝和有机硼盐组成的三组分催化体系对苯乙烯均聚合的催化活性和立体选择性；烯烃、共轭双烯烃均聚合的催化活性；苯乙烯/烯烃或苯乙烯/共轭双烯烃共聚合的催化活性；共聚反应的竞聚率、苯乙烯单体的插入率、尤其是苯乙烯链段的立构规整度；所获得的苯乙烯共聚物的物理、力学性能。目标是制备增强、增韧的高性能化聚苯乙烯塑脂或弹性体，这是通过其它途径难以实现的。

通过设计与合成新型稀土金属有机配合物，实现了共轭双烯烃与苯乙烯的立体可控共聚合，制备了高强度、耐溶剂、介电性能好的间规聚苯乙烯，并通过与共轭双烯烃的共聚合制备了强度高同时抗冲击的聚苯乙烯。主要结果如下：①通过在茂基配体上引入吸电子吡啶侧基改变了配体的空间效应和中心金属的Lewis酸性，首次实现了除钪之外的稀土镥、钇配合物催化苯乙烯高活性、高间规选择性聚合。②建立了配体与中心金属的咬角、配位模式和吸电性与配合物催化性质的关系，发现当中心金属的咬角小时，留下较开阔的配位空间，有利于空间位阻较大的单体苯乙烯的配位，因而提高了催化苯乙烯聚合的活性。另一方面，空间位阻的增加有利于苯乙烯聚合时的间规立体选择性的提高，故芴基配体稀土配合物的选择性高于相应的茚基和茂基配合物，其前提是芴基配体与中心金属是以eta 5-模式配位。③首次实现对苯乙烯和共轭双烯烃高间规、高顺1,4-双重选择性共聚合，获得了新型的丁苯、戊苯聚合物。其中丁苯共聚物的初步物理性能表征证明，其具有比间规聚苯乙烯均聚物高很多的抗冲击性能，而机械强度高于无定形聚苯乙烯均聚物。④首次采用配位聚合方法制备了丁二烯-异戊二烯-苯乙烯三元立体规整共聚物，并通过配体改变可以调节三元共聚物的组成和分布，获得不同熔点和结晶度的高强度、韧性聚苯乙烯共聚物。