一种功能化的高间规聚苯乙烯及其制备方法_3

文档序号:9680987阅读:来源:国知局
、三辛基铝、三苯基铝、三对甲苯基铝、三 苄基错、乙基-苄基错、乙基-对甲苯基错、-乙基苄基错、-甲基氧化错、-乙基氧化错、 二正丙基氢化铝、二正丁基氢化铝、二异丙基氢化铝、二异丁基氢化铝、二戊基氢化铝、二己 基氢化错、二环己基氢化错、二辛基氢化错、二苯基氢化错、二对甲苯基氢化错、二苄基氢化 铝、乙基苄基氢化铝、乙基对甲苯基氢化铝、二甲基氯化铝、二乙基氯化铝、二正丙基氯化 铝、二正丁基氯化铝、二异丙基氯化铝、二异丁基氯化铝、二戊基氯化铝、二己基氯化铝、二 环己基氯化铝、二辛基氯化铝、二苯基氯化铝、二对甲苯基氯化铝、二苄基氯化铝、乙基苄基 氣化错、乙基对甲苯基氣化错、甲基错氧烧、乙基错氧烧、正丙基错氧烧和正丁基错氧烧中 的一种或几种;最优选为二异丁基错、二乙基错、二甲基错、甲基错氧烧和氧化-异丁基错 中的一种或几种。
[0093] 本发明对所述有机铝化合物的来源没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的 上述种类的有机铝化合物即可,可由市场购买获得。
[0094] 在本发明中,所述有机硼化合物和稀土配合物的摩尔比优选为(0. 5~2. 0) : 1,更 优选为(0.8~1.5): 1,最优选为(0.9~1. 1):1。在本发明中,所述有机铝化合物和稀土 配合物的摩尔比优选为(0. 5~3000) :1,更优选为(1~1000) :1,最优选为(2~500) :1, 最最优选为(5~200): 1。
[0095] 在本发明中,所述催化剂的制备方法优选为:
[0096] 将稀土配合物、有机硼化合物和有机铝化合物混合,得到催化剂。
[0097] 在本发明中,所述混合的温度优选为-60°C~80°C,更优选为-20°C~60°C,最优 选为0°C~60°C,最最优选为25°C~40°C。在本发明中,所述混合的时间优选为1分钟~4 分钟,更优选为2分钟~3分钟。本发明优选在保护性气体的条件下进行混合。在本发明 中,所述保护性气体优选为氮气或惰性气体,更优选为氮气或氩气。在本发明中,所述稀土 配合物、有机硼化合物和有机铝化合物的种类和来源与上述技术方案所述的稀土配合物、 有机硼化合物和有机铝化合物的种类和来源一致,在此不再赘述。在本发明中,所述有机硼 化合物和稀土配合物的摩尔比和上述技术方案所述有机硼化合物和稀土配合物的摩尔比 一致,在此不再赘述。在本发明中,所述有机铝化合物和稀土配合物的摩尔比与上述技术方 案所述有机铝化合物和稀土配合物的摩尔比一致,在此不再赘述。
[0098] 在本发明中,所述催化剂优选为催化剂溶液。在本发明中,所述催化剂溶液中的溶 剂优选为烷烃、芳烃、卤代芳烃和环烷烃中的一种或几种,更优选为饱和烷烃、饱和芳烃、饱 和卤代芳烃和饱和环烷烃中的一种或几种,最优选为正己烷、正庚烷、环己烷、苯、甲苯、二 甲苯、氯苯、二氯苯和三氯苯中的一种或几种。本发明对所述催化剂溶液中溶剂的来源没有 特殊的限制,可由市场购买获得。在本发明中,所述催化剂溶液中稀土配合物的摩尔浓度优 选为 0. lmmol/L ~500mmol/L,更优选为 0. 2mmol/L ~50mmol/L,最优选为 0. 3mmol/L ~ 5mmol/L〇
[0099] 在本发明中,所述催化剂溶液的制备方法优选为:
[0100] 将催化剂分散在溶剂中,得到催化剂溶液。
[0101]本发明更优选在保护性气体的条件下,将催化剂分散在有机溶剂中,得到催化剂 溶液。在本发明中,所述保护性气体优选为氮气或惰性气体,更优选为氮气或氩气。本发明 对所述分散的方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的分散技术方案即可。
[0102] 在本发明中,所述催化剂与上述技术方案所述的催化剂一致,在此不再赘述。在本 发明中,所述溶剂与上述技术方案所述的催化剂溶液中的溶剂一致,在此不再赘述。在本发 明中,所述溶剂的用量优选使催化剂溶液中稀土配合物的摩尔浓度达到上述技术方案所述 稀土配合物在催化剂溶液中的摩尔浓度。
[0103] 在本发明中,所述功能化苯乙烯具有式II所示的结构:
[0104]
[0105] 在本发明中,所述式II中的T为碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为6~20 的芳氧基、碳原子数为1~20的烷硫基、碳原子数为6~20的芳硫基或碳原子数为6~ 20的芳基;优选为碳原子数为2~10的烷氧基、碳原子数为7~10的芳氧基、碳原子数为 2~10的烷硫基、碳原子数为7~10的芳硫基或碳原子数为7~10的芳基;更优选为碳 原子数为3~8的烷氧基、碳原子数为8~9的芳氧基、碳原子数为3~8的烷硫基、碳原 子数为8~9的芳硫基或碳原子数为8~9的芳基;最优选为碳原子数为4~6的烷氧基、 碳原子数为8的芳氧基、碳原子数为4~6的烷硫基、碳原子数为8的芳硫基或碳原子数为 8的芳基。在本发明中,所述式II中的τ最最优选为-o-ch 3、-o-ch2ch3、-o-ch2ch2ch 3、-o-c H2-Ph、-0-Ph、-S-Ph、-S-CH2-Ph、-C 6H5或-S-CH3。在本发明中,式II中的T在苯环上的任意 位置进行取代。
[0106] 在本发明中,所述式II中的η表示取代基T的个数,1 < η < 5。在本发明中,所 述η为1、2、3、4或5。在本发明中,当η彡2时,所述式II中苯环上的Τ可以为相同的取代 基,也可以为不同的取代基。
[0107] 在本发明中,所述功能化苯乙烯优选为具有式Α~式X所示结构化合物中的一 种:
[0108]
[0109]
[0111] 本发明对所述功能化苯乙烯的来源没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的 上述种类的功能化苯乙烯即可,可由市场购买获得。
[0112] 在本发明中,所述功能化苯乙烯和催化剂中稀土配合物的摩尔比优选为(50~ 10000) :1,更优选为(100~9000): 1,最优选为(200~8000): 1,最最优选为(500~ 5000):1〇
[0113] 本发明在催化剂的作用下,将功能化苯乙烯进行聚合反应,得到功能化的高间规 聚苯乙烯;优选将功能化苯乙烯加入到催化剂中进行聚合反应,得到功能化高间规聚苯乙 烯。本发明优选在无水、无氧的条件下进行所述聚合反应。在本发明中,所述聚合反应的温 度优选为_60°C~80°C,更优选为-30°C~60°C,最优选为0°C~50°C,最最优选为20°C~ 40°C。在本发明中,所述聚合反应的时间优选为0. 1小时~48小时,更优选为0. 2小时~ 35小时,最优选为0. 3小时~24小时,最最优选为0. 4小时~12小时。
[0114] 在本发明中,所述聚合反应既可以在有溶剂的条件下进行溶液聚合,也可以在无 溶剂的条件下进行本体聚合。在本发明中,当所述聚合反应在有溶剂的条件下进行时,所 述聚合反应的溶剂优选为烷烃、芳烃、卤代芳烃和环烷烃中的一种或几种,更优选为饱和烷 烃、饱和芳烃、饱和卤代芳烃和饱和环烷烃中的一种或几种,最优选为正己烷、正庚烷、环己 烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯和三氯苯中的一种或几种。本发明对所述聚合反应溶剂 的来源没有特殊的限制,可由市场购买获得。
[0115] 在本发明中,当所述聚合反应在有溶剂的条件下进行聚合时,溶剂的用量优 选使所述功能化苯乙烯的质量浓度为lg/l〇〇mL~60g/100mL,更优选为2g/100mL~ 50g/100mL,最优选为 3g/100mL ~35g/100mL,最最优选为 5g/100mL ~20g/100mL。
[0116] 所述聚合反应完成后,本发明优选采用盐酸乙醇溶液终止所述聚合反应;将得到 的反应溶液进行沉降、干燥,得到功能化的高间规聚苯乙烯。在本发明中,所述盐酸乙醇溶 液的体积浓度优选为5%~15%,更优选为8%~12%,最优选为10%。在本发明中,沉降 所述反应溶液的试剂优选为甲醇。在本发明中,所述干燥的方法优选为真空干燥。在本发 明中,所述干燥的时间优选为40小时~60小时,更优选为45小时~55小时,最优选为50 小时。
[0117] 将本发明提供的功能化的高间规聚苯乙烯进行核磁共振碳谱检测,检测结果为, 本发明提供的功能化的高间规聚苯乙烯包括具有式I所示结构的重复单元。将本发明提供 的功能化的高间规聚苯乙烯进行核磁共振氢谱分析和核磁共振碳谱分析,检测所述功能化 的高间规聚苯乙烯中间规结构单元的含量,检测结果为,本发明提供的功能化的高间规聚 苯乙烯的间规选择性>90%。采用凝胶渗透色谱测试本发明提供的功能化的高间规聚苯乙 烯的数均分子量和分子量分布,测试结果为,本发明提供的功能化的高间规聚苯乙烯的数 均分子量为1X 1〇4~300 X 104,分子量分布为1. 18~2. 17。通过不差扫描量热仪测试本发 明提供的功能化的高间规聚苯乙烯的熔点,检测结果为,本发明提供的功能化的高间规聚 苯乙烯的熔点为175°C~320°C。采用接触角测量仪测试本发明提供的功能化的高间规聚 苯乙烯的接触角,测试结果为,本发明提供的功能化的高间规聚苯乙烯的接触角在82°~ 85°范围内。
[0118] 通过测试制备得到的功能化的高间规聚苯乙烯的质量,计算本发明提供的功能化 的高间规聚苯乙烯的制备方法的转化率,计算结果为,本发明提供的功能化的高间规聚苯 乙烯的制备方法的转化率为100%。
[0119] 本发明提供了一种功能化的高间规聚苯乙烯,包括具有式I所示结构的重复单 元;式I中,R为碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为6~20的芳氧基、碳原子数为 1~20的烷硫基、碳原子数为6~20的芳硫基或碳原子数为6~20的芳基;R在苯环上的 任意位置进行取代;m表示取代基R的个数,1 < m < 5。本发明提供的功能化的高间规聚 苯乙烯具有较高的间规选择性。此外,本发明提供的功能化的高间规聚苯乙烯中含有硫、氧 元素的功能化基团,这种功能化的高间规聚苯乙烯具有较好的极性。
[0120] 本发明提供了一种包括具有式I所示结构重复单元的功能化的高间规聚苯乙烯 的制备方法,包括:在催化剂的作用下,将功能化苯乙烯进行聚合反应,得到功能化的高间 规聚苯乙烯;所述功能化苯乙烯具有式II所示的结构;所述催化剂包括稀土配合物、有机 硼化合物和有机铝化合物。本发明利用配位聚合的方法制备合成了具有硫、氧元素功能化 基团的功能化的高间规聚苯乙烯,本发明提供的这种方法制备得到的功能化的高间规聚苯 乙烯具有较高的间规选
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