改性镍系催化剂催化丁二烯聚合的研究

改性镍系催化剂催化丁二烯聚合的研究

论文摘要

本文采用不同结构的酚和辛醇等摩尔比复合后与(i-Bu)3Al进行交换反应制备(i-Bu)2AlX(X为-OAr或-OC8H17),与Ni(naph)2和BF3·OEt2组成新催化体系,改进镍系催化剂性能,研究了不同结构酚类化合物对聚合反应的影响规律。结果表明Ni(naph)2-(i-Bu)2AlX-BF3·OEt2催化体系,固定其它聚合条件不变,只改变B的用量,不同的-OAr基对聚合活性p的影响不同,用苯甲酚和辛醇以等摩尔比复合与(i-Bu)3Al混合交换反应所得的(i-Bu)2AlX催化聚合活性最高。系统研究了聚合温度、聚合时间、Al/B值、Al/Ni值、催化剂用量及丁二烯浓度等对Ni(naph)2-(i-Bu)2AlOC6H4CH3-(i-Bu)2AlOR-BF3·OEt2催化体系的聚合活性及所得聚合物的凝胶含量和聚合物微观结构的影响,结果表明,本体系催化丁二烯聚合所得聚合物顺式含量较高,顺-1,4含量不低于95%,凝胶含量较低。苯甲酚和辛醇以等摩尔比复合后与(i-Bu)3Al以不同摩尔比进行混合交换反应时,考察了-OH/Al值、聚合温度、聚合时间、Al/B值、Al/Ni值、催化剂用量等对聚合的影响,结果表明,-OH/Al比降低不会使适宜的Al/B比范围变窄,体系Al/Ni、Al/B值对聚合活性的影响与Ni(naph)2-(i-Bu)2AlOC6H4CH3-(i-Bu)2AlOR-BF3·OEt2催化体系Al/Ni、Al/B对聚合活性的影响相同,只是聚合适宜的Al/Ni、Al/B值范围变宽了。以苯甲酚和辛醇对B组分进行改性,研究了-OH/B值、聚合温度、聚合时间、Al/B值、Al/Ni值、催化剂用量等对聚合过程及所得聚合物微观结构的影响。结果表明在较宽的温度范围内体系转化率很高,在-OH/B≦1.0时,随-OH/B比的增大,聚合适宜的Al/B比范围加宽,活性增加,产物特性粘数范围加宽。将酚和辛醇等摩尔比复合后与(i-Bu)3Al预混、将酚和辛醇等摩尔比复合后与BF3·OEt2预混,所得产物顺-1,4含量都很高,并且凝胶含量低,加入酚和辛醇的复合物不改变体系的聚合立构规划能力。结合时间对聚合转化率的影响、聚合度与转化率的关系可知,将酚和辛醇等摩尔比复合后与(i-Bu)3Al预混、将酚和辛醇等摩尔比复合后与BF3·OEt2预混,都是快引发稳态逐步增长过程,聚合动力学方程均为—d[Bd]/dt=Kpα[Bd][Ni]0

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 前言
  • 文献综述
  • 1 镍系催化剂历史回顾
  • 1.1 添加第四组分及分子量跃升剂
  • 1.2 不同烷基铝
  • 1.3 硼(或氟)组分
  • 1.4 (镍-氟)一铝体系
  • 2 催化机理
  • 2.1 π-烯丙基镍机理
  • 2.2 M.C.Throkmorton模型
  • 2.3 Tk(?)é的假定
  • 2.3.1 Al-Ni相互作用机理及产物
  • 2.3.2 B-Ni相互作用机理及产物
  • 2.3.3 Al-B相互作用机理及产物
  • 2.3.4 丁二烯与Ni-B-Al间的反应
  • 3 聚合机理
  • 3.1 π-烯丙基机理
  • 3.2 单金属配位体机理
  • 3.3 返扣配位机理
  • 4 镍系催化剂聚合特征
  • 4.1 催化剂配比
  • 4.1.1 Al/Ni值
  • 4.1.2 Al/B值
  • 4.1.3 Ni/Bd值
  • 4.2 陈化方式对催化剂活性的影响
  • 4.2.1 Al-B-Ni陈化方式
  • 4.2.2 Ni-B-Al陈化方式
  • 4.2.3 Ni-Al-B陈化方式
  • 4.3 添加剂正辛醇对聚合的影响
  • 4.4 溶剂的影响
  • 4.5 聚合温度对镍系催化丁二烯聚合的影响
  • 4.6 凝胶含量对丁二烯橡胶的影响
  • 5 聚合动力学
  • 6 镍系催化剂研究的进展
  • 6.1 提高转化率和顺式结构含量
  • 6.2 制备冷流性能良好的BR
  • 6.3 制备高门尼BR
  • 6.4 制备低门尼BR
  • 6.5 制备高强度和高粘度的BR
  • 2-Al(i-Bu)3-ZnR2-BF3OEt2合成高顺式聚丁二烯'>6.6 Ni(naph)2-Al(i-Bu)3-ZnR2-BF3OEt2合成高顺式聚丁二烯
  • 2合成高顺式聚丁二烯橡胶'>6.7 加入MgBu2合成高顺式聚丁二烯橡胶
  • 6.8 其它
  • 7 存在的问题
  • 实验部分
  • 1 主要原材料及处理
  • 2 聚合实验方法
  • 3 聚合物微观结构表征及仪器
  • 3.1 粘度及分子量的测定
  • 3.2 凝胶含量的测定
  • 3.3 分子量分布
  • 3.4 聚合物的红外光谱分析
  • 结果与讨论
  • 2-(i-Bu)3Al-BF3·OEt2-C8H17OH催化体系'>1 Ni(naph)2-(i-Bu)3Al-BF3·OEt2-C8H17OH催化体系
  • 1.1 ROH/B值对聚合的影响
  • 1.2 Al/Ni值对聚合的影响
  • 1.3 Al/B值对聚合的影响
  • 1.4 聚合温度对聚合的影响
  • 1.5 凝胶含量
  • 2 交换反应中酚类的选择
  • 2-(i-Bu)2AlOC6H4CH3-(i-Bu)2AlOC8H17-BF3·OEt2催化体系'>3 Ni(naph)2-(i-Bu)2AlOC6H4CH3-(i-Bu)2AlOC8H17-BF3·OEt2催化体系
  • 3.1 聚合条件对催化活性的影响
  • 3.1.1 聚合温度对聚合的影响
  • 3.1.2 Al/B比对聚合的影响
  • 3.1.3 Al/Ni比对聚合的影响
  • 3.1.4 催化剂用量及丁二烯浓度对聚合的影响
  • 3.2 聚合条件对微观结构的影响
  • 3.2.1 凝胶含量对丁二烯聚合的影响
  • 3.2.2 聚合物中各链节单元所占百分含量
  • 3.3 聚合动力学的研究
  • 3.3.1 体系的聚合反应类型
  • 3.3.2 影响聚合速度的因素
  • 3.3.2.1 单体浓度对聚合速度的影响
  • 3.3.2.2 主催化剂浓度对聚合速度的影响
  • 3.3.2.3 聚合温度对聚合速度的影响
  • 3.3.3 有关动力学参数的测定
  • 3.3.3.1 活性中心浓度
  • 3.3.3.2 链增长速度常数
  • 3.3.3.3 活性中心寿命
  • 3.3.3.4 催化剂利用率
  • 2-[(i-Bu)3Al-(C6H4CH3OH-C8H17OH)]-BF3·OEt2催化体系'>4 Ni(naph)2-[(i-Bu)3Al-(C6H4CH3OH-C8H17OH)]-BF3·OEt2催化体系
  • 4.1 不同-OH/Al比对聚合活性的影响
  • 4.2 催化剂用量对聚合的影响
  • 4.3 聚合时间对聚合的影响
  • 4.4 Al/Ni比对聚合的影响
  • 4.5 Al/B对聚合的影响
  • 4.6 聚合温度对聚合的影响
  • 2-(i-Bu)3Al-[(C6H4CH3OH-ROH)-BF3·OEt2]催化体系'>5 Ni(naph)2-(i-Bu)3Al-[(C6H4CH3OH-ROH)-BF3·OEt2]催化体系
  • 5.1 聚合条件对聚合的影响
  • 5.1.1 聚合温度对聚合的影响
  • 5.1.2 -OH/B比对聚合的影响
  • 5.1.3 催化剂用量及丁二烯浓度对聚合的影响
  • 5.1.4 Al/Ni比对聚合的影响
  • 5.1.5 Al/B比对聚合的影响
  • 5.2 聚合条件对微观结构的影响
  • 5.3 聚合动力学
  • 5.3.1 体系反应类型
  • 5.3.2 影响聚合速度的因素
  • 5.3.3 动力学参数的测定
  • 5.3.3.1 活性中心浓度
  • 5.3.3.2 催化剂利用率α
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的文章
  • 相关论文文献

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