CN103665228B - 羧酸钕油溶液及其制备方法和应用以及稀土催化剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种羧酸钕油溶液及其应用，其中，以羧酸钕油溶液的总重量计，所述羧酸钕油溶液中的水含量在500ppm以下。本发明还提供了一种制备羧酸钕油溶液的方法，其中，该方法包括：将含有水的羧酸钕的油溶液送入聚结分离器中进行分离得到以羧酸钕油溶液的总重量计，水含量在500ppm以下的羧酸钕油溶液。本发明提供了稀土催化剂及其在制备聚异戊二烯中的应用。本发明的方法具有工艺流程简单、可节省大量溶剂、且更加环保并且具有节能节耗等众多优点。由此可见，本发明的方法非常适合于工业化应用。

Description

羧酸钕油溶液及其制备方法和应用以及稀土催化剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种羧酸钕油溶液及其制备方法，以及羧酸钕油溶液在稀土催化剂中的应用，以及一种稀土催化剂及其在制备聚异戊二烯中的应用。

背景技术

羧酸钕是稀土催化剂的主催化剂，用羧酸钕/烷基铝/卤素化合物制备的稀土催化剂可用于双烯烃定向聚合，合成立构规整聚合物。羧酸钕的合成通常采用萃取法，其步骤主要包括：将含有无机钕盐的水溶液与羧酸盐油溶液混合并发生萃取反应，得到含有羧酸钕的油溶液和无机盐水溶液；通过静置分层使油水两相分离，收集上层含有羧酸钕的油溶液，再对其进行反复水洗，静置分层分离得到含水量较高的羧酸钕油溶液；最后再向所得羧酸钕油溶液中加入大量溶剂进行蒸馏，通过蒸出的溶剂脱除羧酸钕油溶液中多余的水分。

在制备稀土催化剂的过程中，羧酸钕油溶液中残留的水分过高，会造成助催化剂中的烷基铝的额外消耗，同时会影响催化剂活性，由此造成催化剂消耗量增大，生产成本提高，同时将出现产品灰分增大等问题。因此，必须控制羧酸钕油溶液中残留水分的含量。

目前，现有技术广泛采用的方法是向含水的羧酸钕油溶液中加入干燥溶剂，然后加热进行蒸馏，通过蒸出的溶剂带走多余的水分。此外，含水的羧酸钕油溶液中水分的含量与静置分层时间有关，若静置时间不够长，则残留水分含量很高，尤其是含有较多自由水，此时需加入大量溶剂反复蒸馏才能达到理想效果。因此，通常情况下，为了尽可能减少蒸馏过程中溶剂的使用量，需要静置足够长的时间，以尽可能降低含水的羧酸钕油溶液中的自由水含量，从而降低后续蒸馏所需溶剂的用量，但采用蒸馏分离水分的方法仍然需加入较多溶剂进行蒸馏才能得到水含量合格的羧酸钕油溶液产品，该方法由于溶剂消耗量大，且蒸出的含水溶剂需进行干燥处理后才能循环使用，使工艺流程延长，物耗能耗增大，在工业应用过程中经济价值相对较差。

且进一步，现有技术一般认为羧酸钕油溶液中水含量越低，用于制备得到的稀土催化剂效果更好，而并没有探讨羧酸钕油溶液的水含量对制备得到的稀土催化剂用于制备聚异戊二烯聚合过程中有何影响。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的上述技术缺陷，提供一种水含量较低的羧酸钕油溶液的制备方法，以及一种羧酸钕油溶液及其在稀土催化剂中的应用，以及一种稀土催化剂及其在制备聚异戊二烯中的应用。

为了实现前述目的，本发明提供了一种羧酸钕油溶液，其中，以羧酸钕油溶液的总重量计，所述羧酸钕油溶液中的水含量在500ppm以下，优选在300ppm以下，更优选为20-298ppm，特别优选为200-298ppm。

本发明还提供了一种制备羧酸钕油溶液的方法，其中，该方法包括：将含有水的羧酸钕的油溶液送入聚结分离器中进行分离得到以羧酸钕油溶液的总重量计，水含量在500ppm以下，优选在300ppm以下，更优选为20-298ppm，特别优选为200-298ppm的羧酸钕油溶液。

本发明提供了一种采用本发明的方法得到的羧酸钕油溶液，以羧酸钕油溶液的总重量计，所述羧酸钕油溶液中的水含量在500ppm以下，优选在300ppm以下，更优选为20-298ppm，特别优选为200-298ppm。

本发明提供了根据本发明的羧酸钕油溶液在稀土催化剂中的应用。

本发明提供了一种稀土催化剂，其中，该稀土催化剂按照如下步骤制备得到：在惰性气体保护下，将羧酸钕油溶液、卤源以及共轭二烯烃在惰性有机溶剂中进行第一接触得到混合物，然后将所述混合物与烷基铝和/或烷基氢化铝进行第二接触，其中，所述羧酸钕油溶液为本发明所述的羧酸钕油溶液。

本发明提供了根据本发明的稀土催化剂在制备聚异戊二烯中的应用。

本发明的方法通过将含有水的羧酸钕的油溶液送入聚结分离器中进行分离，使得按照本发明的方法得到的羧酸钕的油溶液水含量低，并且本发明中通过在现有技术的聚结器的基础上增设折流板，可以使得本发明的聚结分离器更好的进行油水的分离，例如将其用于本发明的含水的羧酸钕的油溶液的分离，可以得到水含量更低的羧酸钕油溶液（以羧酸钕油溶液的总重量计，水含量在300ppm以下）。

进一步，本发明通过在羧酸钕油溶液的制备工艺中采用聚结分离器替代传统的蒸馏方法进行脱水处理，不仅能够得到水含量更低的羧酸钕油溶液，且相比于传统方法的需要足够长的静置分层时间使油相中的自由水分离，然后需要用大量溶剂进行蒸馏以达到理想的脱水效果的方法，本发明的方法具有工艺流程简单、可节省大量溶剂、且更加环保并且具有节能节耗等众多优点。由此可见，本发明的方法非常适合于工业化应用。

同时，本发明的发明人在研究过程中还意外的发现采用本发明的低水含量的羧酸钕油溶液（优选以羧酸钕油溶液的总重量计，水含量为20-298ppm），制备得到的稀土催化剂用于制备聚异戊二烯的过程中，得到的聚异戊二烯产品具有高的顺式1,4-结构单体单元含量、低的反式1,4-结构单体单元含量以及高的以头-尾方式键接的单体单元的含量，且所述聚异戊二烯产品在用作合成天然橡胶时，具有与天然橡胶相同或相似的拉伸结晶性能，进而具有能够与天然橡胶相媲美的物理机械性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的一种具体实施方式的聚结分离器，以及

图2用于说明本发明的聚结分离器中使用的单弓形折流板。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种羧酸钕油溶液，其中，以羧酸钕油溶液的总重量计，所述羧酸钕油溶液的水含量在500ppm以下，优选在300ppm以下，更优选为20-298ppm，特别优选为200-298ppm。

本发明中，羧酸钕油溶液中的水含量通过卡尔费休方法测得。

根据本发明的羧酸钕油溶液，所述羧酸钕油溶液指的是低水含量的含有羧酸钕和有机溶剂的溶液，其一般可以用于制备稀土催化剂。

根据本发明的羧酸钕油溶液，所述羧酸钕油溶液中的有机溶剂一般为饱和脂肪烃和/或脂环烃，优选为C5-C10的直链烷烃和/或C5-C10的环烷烃特别优选为戊烷、异戊烷、己烷、环己烷、庚烷和辛烷中的一种或多种。

根据本发明的羧酸钕油溶液，所述羧酸钕的可选范围较宽，其实例包括但不限于环烷酸钕、新癸酸钕、癸酸钕、辛酸钕和异辛酸钕中的一种或多种。

根据本发明的羧酸钕油溶液，所述羧酸钕油溶液中的有机溶剂与羧酸钕的含量的可选范围较宽，现有技术的各种有机溶剂与羧酸钕的含量范围的羧酸钕油溶液均在本发明的范围之内，本发明在此不再赘述。

本发明提供了一种制备羧酸钕油溶液的方法，其中，该方法包括：将含有水的羧酸钕的油溶液送入聚结分离器中进行分离得到以羧酸钕油溶液的总重量计，水含量在500ppm以下，优选在300ppm以下，更优选为20-298ppm，特别优选为200-298ppm的羧酸钕油溶液。所述聚结分离器可以为常见的各种聚结分离器。

本发明中，所述含有水的羧酸钕的油溶液指的是相对于本发明前述的羧酸钕油溶液水含量更高的含有水的羧酸钕油溶液，对此，本领域技术人员均能知悉。

根据本发明的制备羧酸钕油溶液的方法，为了进一步分离得到水含量更低的羧酸钕油溶液，优选如图1所示，所述聚结分离器包括罐体2以及沿物料流向依次设置在罐体2内的配流盘3、聚结滤芯4和折流板5，所述罐体2上开设有油水物料入口1、排水口6和排油口7，且所述配流盘3、聚结滤芯4和折流板5位于油水物料入口1之后，且位于排油口7与排水口6之前；在前述聚结分离器中分离含有水的羧酸钕的油溶液时，本发明的方法包括：将所述含有水的羧酸钕的油溶液从所述聚结分离器的油水物料入口1送入聚结分离器的所述罐体2中，然后通过所述配流盘3进入所述聚结滤芯4中进行油水分离，分离后的物料经过所述折流板5分成水相和羧酸钕油溶液相，其中，水相从所述排水口6排出，羧酸钕油溶液相从所述排油口7排出。

根据本发明的制备羧酸钕油溶液的方法，通过采用前述设置有折流板的聚结分离器对所述含有水的羧酸钕的油溶液进行分离，能够进一步降低分离得到的羧酸钕油溶液中的水含量，并且实际应用过程中，可以依据对羧酸钕油溶液水含量的具体要求，对折流板的数量进行调整，例如：对于要求得到水含量尽可能低的羧酸钕油溶液，可以设置更多的折流板，一般地，所述折流板的数量可以为1-5块，优选为2-4块。

根据本发明的制备羧酸钕油溶液的方法，所述折流板可以为各种能够起到改变物料的流向或起到节流作用（即，可以增加物料在所述罐体2中的停留时间）的部件。例如：可以为常用的弓形折流板（包括单弓形折流板、双弓形折流板和三弓形折流板）或圆盘-圆环形折流板，优选为弓形折流板，更优选为交错设置的多个弓形折流板。折流板的形式有很多种，本领域技术人员根据本发明的整体技术方案能够预知各种变换形式的折流板均可用于本发明，并且在实际应用过程中可以根据聚结分离器的大小、形状对折流板进行合理的选择。

在多个弓形折流板交错设置时，折流板之间的间距可以为常规选择。

为了确保从聚结滤芯分离出来的物料流经折流板后，分别从排水口和排油口输出，优选地，所述聚结滤芯沿罐体轴向能够投影在与该聚结滤芯相邻的折流板上。例如：如图1所示，在所述折流板为单弓形折流板时，该单弓形折流板的非固定端与罐体的侧壁的最小距离为d₁，与该非固定端距离最小的侧壁至聚结滤芯的外壁的最小距离为d₂，其中，d₁＜d₂。

在折流板的数量为两个以上且聚结分离器的罐体为水平放置时，优选与聚结滤芯相邻的折流板固定在罐体内的下壁上；更优选与所述聚结滤芯相邻的折流板固定在罐体内的下壁上，且在与该聚结滤芯相邻的折流板的固定端附近开设水出口（如图1所示的水出口8），以将沉降在罐体中的水排出。所述水出口在该折流板上的位置以能够将沉降在罐体中的水排出为准。优选地，如图1所示，所述水出口的上缘与折流板的固定端的最小距离为d₃，与该折流板相邻的聚结滤芯的下缘在折流板上的投影与该折流板的固定端的最小距离为d₄，优选d₃＜d₄。

所述聚结滤芯的结构为本领域技术人员所知悉，一般由过滤层和聚结层组成，本文在此不再赘述。

采用前述聚结分离器进行分离可以得到以羧酸钕油溶液的总重量计，水含量在300ppm以下的羧酸钕油溶液，更优选为20-298ppm，特别优选为200-298ppm的羧酸钕油溶液。

本发明的制备羧酸钕油溶液的方法可以分离水含量范围较宽的所述含有水的羧酸钕的油溶液，一般可以分离水含量为0.5-1重量%的含有水的羧酸钕的油溶液。

根据本发明的制备羧酸钕油溶液的方法，所述含有水的羧酸钕的油溶液的种类的可选范围较宽，例如可以为环烷酸钕的油溶液、新癸酸钕的油溶液、癸酸钕的油溶液、辛酸钕的油溶液和异辛酸钕的油溶液中的一种或多种。

根据本发明的制备羧酸钕油溶液的方法，所述含有水的羧酸钕的油溶液中的有机溶剂的可选范围较宽，例如可以为饱和脂肪烃和/或脂环烃，优选为C5-C10的直链烷烃和/或C5-C10的环烷烃。

根据本发明的制备羧酸钕油溶液的方法，优选所述含有水的羧酸钕的油溶液按如下步骤制备得到：

在将至少一种钕化合物与羧酸盐进行反应以制备羧酸钕的条件下，将至少一种钕化合物的水溶液与羧酸盐的油溶液接触，静置分离，得到油相和水相；将所述油相进行水洗，得到所述含有水的羧酸钕的油溶液。

根据本发明的制备羧酸钕油溶液的方法，所述至少一种钕化合物的可选范围较宽，其实例包括但不限于氯化钕或硝酸钕。

本发明中，所述至少一种钕化合物水溶液的制备方法可以参照现有技术进行，例如可以将三氧化二钕固体粉末加入反应釜中，然后加入盐酸或硝酸与之反应，并用去离子水稀释至合适的浓度，得到所需氯化钕或硝酸钕的水溶液。

本发明中，所述羧酸盐的油溶液的制备方法可以参照现有技术进行，例如可以将羧酸的油溶液与碱性溶液接触反应制备得到，对此，本领域技术人员均能知悉，在此不再赘述。

本发明中，所述羧酸盐的可选范围较宽，其实例包括但不限于羧酸钠或羧酸钾。

本发明中，所述羧酸的可选范围较宽，例如可以为C6-C10的直连或支链烷基羧酸或C6-C10的环烷酸，其实例包括但不限于为C6-C10的环烷酸、新癸酸、癸酸、辛酸或异辛酸中的一种或多种。

本发明提供了一种按照本发明的方法得到的羧酸钕油溶液，以羧酸钕油溶液的总重量计，所述羧酸钕油溶液中的水含量在500ppm以下，优选在300ppm以下，更优选为20-298ppm，特别优选为200-298ppm。

本发明提供了本发明的羧酸钕油溶液在稀土催化剂中的应用。

本发明提供了一种稀土催化剂，该稀土催化剂按照如下步骤制备得到：

在惰性气体保护下，将羧酸钕油溶液、卤源以及共轭二烯烃在惰性有机溶剂中进行第一接触得到混合物，然后将所述混合物与烷基铝和/或烷基氢化铝进行第二接触，其中，所述羧酸钕油溶液为本发明所述的羧酸钕油溶液。

根据本发明的稀土催化剂，其中，优选所述羧酸钕油溶液以羧酸钕计、烷基铝和/或烷基氢化铝、卤源与共轭二烯烃的摩尔比为0.01-0.05:0.02-1.25:0.01-0.5:1，优选为0.01-0.04:0.1-1:0.02-0.35:1。

根据本发明的稀土催化剂，所述第一接触和第二接触的条件的可选范围较宽，优选情况下，其中，所述第一接触的条件包括接触的温度为零下30℃至80℃，优选为零下10℃至70℃；时间为5-120分钟。所述第二接触的条件可以根据第一接触后的程度进行调控，优选所述第二接触的条件包括接触的温度为零下30℃至60℃，优选为零下10℃至60℃；时间为0.5-48小时。

根据本发明的稀土催化剂，所述共轭二烯烃可以为现有技术常规使用的各种共轭二烯烃，其中，优选为C4-C6的共轭二烯烃，更优选为丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯、2,3-二甲基丁二烯中的一种或多种，进一步优选为丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯、2,3-二甲基丁二烯中的一种，特别优选为丁二烯或异戊二烯。

根据本发明的稀土催化剂，所述卤源的种类的选择的可选范围较宽，本领域常规使用的各种卤源均可实现本发明的目的，针对本发明，优选所述卤源为烷基卤化物和/或卤素单质，优选为具有通式AlR₂X的烷基卤化铝、具有通式Al₂R₃X₃的倍半烷基卤化铝、苄基氯、苄基溴、叔丁基氯、液溴、氯气中的一种或多种，其中R为乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基或叔丁基，X为溴或氯；更优选为一氯二乙基铝、倍半乙基氯化铝、一氯二异丁基铝、液溴、氯气、苄基氯、苄基溴、叔丁基氯、氯化甲基硅烷和四氯化硅中的一种或多种。

根据本发明的稀土催化剂，所述烷基铝和/或氢化烷基铝的种类的选择的可选范围较宽，本领域常规使用的烷基铝和/或氢化烷基铝均可实现本发明的目的，针对本发明，优选所述烷基铝和/或氢化烷基铝为三甲基铝、三乙基铝、三丙基铝、三丁基铝、三戊基铝、三己基铝、氢化二乙基铝和氢化二丁基铝中的一种或多种；优选为三丁基铝和/或氢化二丁基铝。

根据本发明的稀土催化剂，所述惰性有机溶剂的选择可以参照现有技术进行，其可以与前述有机溶剂的种类相同或不同，针对本发明，优选所述惰性有机溶剂为饱和脂肪烃和/或脂环烃，更优选为C5-C10的直链烷烃和/或C5-C10的环烷烃，特别优选为戊烷、异戊烷、己烷、环己烷、庚烷和辛烷中的一种或多种。

本发明提供了本发明的稀土催化剂在制备聚异戊二烯中的应用。

采用本发明的低水含量的羧酸钕油溶液制备得到的稀土催化剂用于制备聚异戊二烯的过程中，得到的聚异戊二烯产品具有高的顺式1,4-结构单体单元含量、低的反式1,4-结构单体单元含量以及高的以头-尾方式键接的单体单元的含量，且所述聚异戊二烯产品在用作合成天然橡胶时，具有与天然橡胶相同或相似的拉伸结晶性能，进而具有能够与天然橡胶相媲美的物理机械性能。

具体地，本发明的聚异戊二烯产品中顺式1,4-结构单体单元的含量以及以头-尾方式键接的1,4-结构单体单元的含量高，且反式1,4-结构单体单元的含量低。更具体地，本发明的聚异戊二烯产品中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98%以上，优选为98-99.6%（例如可以为98-99%）；反式1,4-结构单体单元的含量为2%以下，优选为1%以下，更优选为0.5%以下，进一步优选为0.2%以下，最优选为0；至少99.8%的单体单元以头-尾方式键接，优选100%的单体单元以头-尾方式键接。

本发明中，顺式1,4-结构单体单元是指异戊二烯以1,4-聚合方式形成的且构型为顺式的单体单元，即式I所示的单体单元：

本发明中，反式1,4-结构单体单元是指异戊二烯以1,4-聚合方式形成的且构型为反式的单体单元，即式II所示的单体单元：

本发明的方法通过将含有水的羧酸钕的油溶液送入聚结分离器中进行分离，使得按照本发明的方法得到的羧酸钕油溶液水含量低，并且本发明中通过在现有技术的聚结器的基础上增设折流板，可以使得本发明的聚结分离器更好的进行油水的分离，例如将其用于本发明的含水的羧酸钕的油溶液的分离，可以得到水含量更低的羧酸钕油溶液（以羧酸钕油溶液的总重量计，水含量为300ppm以下）。

进一步，本发明通过在羧酸钕油溶液的制备工艺中采用聚结分离器替代传统的蒸馏方法进行脱水处理，不仅能够得到水含量更低的羧酸钕油溶液，且相比于传统方法的需要足够长的静置分层时间使油相中的自由水分离，然后需要用大量溶剂进行蒸馏以达到理想的脱水效果的方法，本发明的方法具有工艺流程简单、可节省大量溶剂、且更加环保并且具有节能节耗等众多优点。由此可见，本发明的方法非常适合于工业化应用。

以下结合实施例和对比例详细说明本发明。

本发明中，如未特别说明，ppm的水含量均指的是以重量计的水含量。

以下实施例和对比例中，合成的聚异戊二烯的微观结构采用德国Bruker400MHz核磁共振仪测定，溶剂为氘代氯仿；合成的聚异戊二烯的门尼粘度按照GB/T1232.12000中规定的方法，采用日本岛津SMV-300型自动门尼粘度计测定；合成的聚异戊二烯的分子量和分子量分布指数（即，M_w/M_n）采用美国WATERS公司的ALLIANCE2690型凝胶渗透色谱仪测定，采用商购自安捷伦公司的PLgelMixed-C型凝胶色谱柱，以THF为流动相，以窄分布聚苯乙烯为标样，温度为25℃。

以下实施例和对比例中，生胶的拉伸强度根据ASTMD6746-03中规定的方法，采用INSTRON公司的INSTRON5567材料拉力试验机测试，其中，试样制成ASTM_D412-06ADieC哑铃型试片裁刀。

以下实施例和对比例中，生胶采用开炼机在辊温为70±5℃下进行混炼；硫化条件包括：温度为145℃，硫化时间为20min；硫化基础配方为：100g生胶；45g炭黑；2g硫磺；0.9g促进剂CZ；4g硬脂酸；5g氧化锌。硫化胶物理性能是按照GB/T528-1998中规定的方法，将样品制成1型式样测试得到的。

以下实施例和对比例中，羧酸钕油溶液中的水含量通过卡尔费休方法测得，采用商购自日本三菱公司的C21型微量水分测定仪测得。

以下实施例和对比例中，单体转化率为加入的异戊二烯的重量与聚合后得到的聚异戊二烯的重量的百分比。

以下实施例和对比例中，使用的溶剂采用本领域的常规方法进行精制；反应装置在使用前，采用本领域常规的方法进行干燥和排氧。

以下实施例和对比例中，如未特别说明，使用如下聚结分离器进行分离：所述聚结分离器（图1）包括水平放置的罐体2（内径为500mm）以及沿物料流向依次设置在罐体2内的配流盘3、聚结滤芯4（聚结滤芯的数量为3个，相邻聚结滤芯的间距为50mm，每个聚结滤芯的外径为100mm，三个聚结滤芯中位于中间的聚结滤芯的轴线与罐体的轴线重合）和折流板5，所述罐体2上开设有油水物料入口1、排水口6和排油口7，配流盘3、聚结滤芯4和折流板5位于油水物料入口1、排油口7与排水口6之间。

其中，所述折流板为单弓形折流板（如图2所示），缺口弦高H（即，折流板的圆心至该折流板的非固定端的垂直距离）与罐体2的内径的比值为0.1；折流板的数量为1-4个；折流板的数量为2个以上时，折流板之间的间距为200mm，折流板之间为交错排列，与聚结滤芯相邻的折流板固定在罐体的下壁上，且与聚结滤芯相邻的折流板的固定端附近开设有水出口8，该水出口8与罐体的内壁的最小距离为25mm。

采用该聚结分离器来对含有水的羧酸钕的油溶液进行分离以制备含有羧酸钕的油溶液的具体操作为：将含有水的羧酸钕的油溶液从聚结分离器的油水物料入口1送入聚结分离器的罐体2中，然后通过配流盘3进入聚结滤芯4中进行分离，分离后的物料经过折流板5分为水相和羧酸钕油溶液相，其中，水相从所述排水口6排出，羧酸钕油溶液相从所述排油口7排出。

实施例1

（1）将3.6kg三氧化二钕粉末、6.37kg浓盐酸（浓度为37重量%）和去离子水混合，在加热搅拌条件下使三氧化二钕完全溶解，制得氯化钕水溶液，然后补加去离子水稀释至浓度为7.6重量%。

（2）在50℃的温度下，伴随搅拌，向72.46kg环烷酸（酸值为230）的环己烷溶液（浓度为24重量%）中加入步骤（1）制备的氯化钕水溶液以及62.8kg浓度为5重量%的氢氧化钠水溶液，并在该温度下继续搅拌30分钟。停止加热和搅拌，将混合液静置30分钟后，分出水相。然后用去离子水对得到的油相进行洗涤，再静置分层，分离出油相，重复该步骤两次，得到含有水的环烷酸钕的油溶液，其中，水含量为0.98重量%。

（3）将步骤（2）得到的油溶液送入聚结分离器中（聚结分离器中交错排列有3块折流板）进行分离，得到含有环烷酸钕的油溶液，并将得到的含有环烷酸钕的油溶液用环己烷稀释至浓度为0.2mol/L；以该油溶液的总重量为基准，水含量为280ppm。

（4）将三异丁基铝和一氯二乙基铝分别配制成浓度为2mol/L的环己烷溶液。

在氮气保护下，向2L的催化剂陈化釜中加入535g环己烷溶液，然后将34g异戊二烯和83mL步骤（3）制备的环烷酸钕溶液加入陈化釜中，再在10℃的温度下，伴随搅拌将21mL一氯二乙基铝溶液加入陈化釜中，使异戊二烯、环烷酸钕和一氯二乙基铝于10℃的温度下接触反应15分钟，随后加入166mL三异丁基铝溶液，于10℃的温度下继续陈化2小时，从而得到催化剂，其中，三异丁基铝的浓度为0.33mol/L。

（5）在氮气保护下，向5L的聚合釜中依次加入258.4g异戊二烯、2309g环己烷和25mL步骤（4）制备的催化剂。关闭反应釜，并在40℃反应50分钟。然后将得到的反应混合液自聚合釜中放出，并加入2,6-二叔丁基对苯二酚的甲醇溶液终止反应。用蒸汽脱除聚合物溶液中的溶剂和未反应的异戊二烯后，得到聚异戊二烯。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，计算单体转化率为90%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.0%，反式1,4-结构单体单元的含量为0.2%，头-尾键接的单体单元的含量为100%；重均分子量为1,449,633，分子量分布指数为3.6；生胶的拉伸强度为0.60MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为25.4MPa，撕裂强度为53MPa。

实施例2

（1）将2.6kg三氧化二钕粉末、4.54kg浓盐酸（浓度为37重量%）和去离子水混合，在加热搅拌条件下使三氧化二钕完全溶解，制得氯化钕水溶液，然后补加去离子水稀释至浓度为6.2重量%。

（2）在50℃的温度下，伴随搅拌，向22.01kg新癸酸的正己烷溶液（浓度为39重量%）中加入步骤（1）制备的氯化钕水溶液以及20kg浓度为10重量%的氢氧化钠的水溶液，并在该温度下继续搅拌30分钟。停止加热和搅拌，将混合液静置40分钟后，分出水相。然后用去离子水对得到的油相进行洗涤，再静置分层分离出油相，重复该步骤两次，得到含有水的新癸酸钕的油溶液，其中，水含量为0.91重量%。

（3）将步骤（2）得到的油溶液送入聚结分离器（聚结分离器中交错排列有2块折流板）中进行分离，得到含有新癸酸酸钕的油溶液，并将油溶液用正己烷稀释至浓度为0.5mol/L；以该油溶液的总重量为基准，水含量为296ppm。

（4）将三异丁基铝和倍半乙基氯化铝分别配制成浓度为0.5mol/L的正己烷溶液。

在氮气保护下，向5L的催化剂陈化釜中加入82g异戊二烯、80mL步骤（3）制备的油溶液和700g正己烷，再在20℃的温度下，伴随搅拌加入96mL倍半乙基氯化铝溶液，在20℃的温度下接触反应10分钟后，加入1600mL三异丁基铝溶液，并在10℃的温度下继续陈化1.5小时，从而得到催化剂，其中，三异丁基铝的浓度为0.27mol/L。

（5）在氮气保护下，向1L的聚合釜中依次加入400g异戊二烯、2266g正己烷和62mL步骤（4）制备的催化剂。关闭反应釜，并在10℃的温度下反应60分钟。然后将得到的反应混合液自聚合釜中放出，并加入2,6-二叔丁基对苯二酚的甲醇溶液终止反应。用蒸汽脱除聚合物溶液中的溶剂和未反应的异戊二烯后，得到聚异戊二烯。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，计算单体转化率为92%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.2%，反式1,4-结构单体单元的含量为0%，头-尾键接的单体单元的含量为100%；重均分子量为1,534,791，分子量分布指数为3.7；生胶的拉伸强度为0.61MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为26.0MPa，撕裂强度为54MPa。

实施例3

（1）将1.9kg三氧化二钕粉末、3.45kg浓盐酸（浓度为37重量%）和去离子水混合，在加热搅拌条件下使三氧化二钕完全溶解，制得氯化钕水溶液，然后补加去离子水稀释至浓度为8重量%。

（2）在50℃的温度下，伴随搅拌，向30kg异辛酸的正己烷溶液（浓度为18重量%）中加入步骤（1）制备的氯化钕水溶液以及15.5kg浓度为10重量%的氢氧化钠水溶液，并在该温度下继续搅拌30分钟。停止加热和搅拌，将混合液静置60分钟后，去除下层水相。然后用去离子水对得到的油相进行洗涤，再静置分层分离出油相，重复该步骤两次，得到含水的异辛酸钕的油溶液，其中，水含量为0.83重量%。

（3）将步骤（2）得到的油溶液送入聚结分离器（聚结分离器中交错排列有4块折流板）中进行分离，得到含有异辛酸钕的油溶液，并将该油溶液用正己烷稀释至浓度为0.2mol/L；以该油溶液的总重量为基准，水含量为217ppm。

（4）将氢化二异丁基铝和叔丁基氯分别配制成浓度为0.5mol/L的正己烷溶液。

在氮气保护下，向2L的催化剂陈化釜中加入33g异戊二烯和80mL步骤（3）制备的油溶液，再在30℃的温度下，伴随搅拌加入320mL叔丁基氯溶液，在30℃的温度下接触反应5分钟后，加入800mL氢化二异丁基铝溶液，并在10℃的温度下继续陈化2小时，从而得到催化剂，其中，氢化二异丁基铝的浓度为0.32mol/L。

（5）在氮气保护下，向5L的聚合釜中依次加入350g异戊二烯、1860g正己烷和40mL步骤（4）制备的催化剂。关闭反应釜，并在30℃的温度下反应90分钟。然后将得到的反应混合液自聚合釜中放出，并加入2,6-二叔丁基对苯二酚的甲醇溶液终止反应。用蒸汽脱除聚合物溶液中的溶剂和未反应的异戊二烯后，得到聚异戊二烯。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，计算单体转化率为95%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.6%，反式1,4-结构单体单元的含量为0.1%，头-尾键接的单体单元的含量为100%；重均分子量为1,367,906；分子量分布为3.7；生胶的拉伸强度为0.66MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为25.2MPa，撕裂强度为53MPa。

实施例4

（1）采用与实施例1相同的方法制备含有环烷酸钕的油溶液，不同的是，将得到的含有环烷酸钕的油溶液用环己烷稀释至浓度为0.15mol/L。

（2）将氢化二异丁基铝和一氯三甲基硅烷分别配制成浓度为0.5mol/L的正己烷溶液。

在氮气保护下，向1L的催化剂陈化釜中加入78mL一氯三甲基硅烷溶液，并在50℃的温度下，伴随搅拌加入29g异戊二烯和86mL含有环烷酸钕的油溶液，在50℃的温度下接触反应5分钟后，加入464mL氢化二异丁基铝溶液，并在5℃的温度下继续陈化1.5小时，从而得到催化剂，其中，氢化二异丁基铝的浓度为0.34mol/L。

（3）在氮气保护下，向5L的聚合釜中依次加入350g异戊二烯、1927g正己烷和235mL步骤（2）制备的催化剂。关闭反应釜，并在10℃的温度下反应80分钟。然后将得到的反应混合液自聚合釜中放出，并加入2,6-二叔丁基对苯二酚的甲醇溶液终止反应。用蒸汽脱除聚合物溶液中的溶剂和未反应的异戊二烯后，得到聚异戊二烯。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，计算单体转化率为96%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.1%，反式1,4-结构单体单元的含量为0.2%，头-尾键接的单体单元的含量为100%；重均分子量为1,340,531；分子量分布指数为3.5；生胶的拉伸强度为0.60MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为25.2MPa，撕裂强度为53MPa。

实施例5

（1）采用与实施例2相同的方法制备含有新癸酸钕的油溶液。

（2）将三异丁基铝和一氯二乙基铝分别配制成浓度为0.5mol/L的正己烷溶液。

在氮气保护下，向10L的催化剂陈化釜中加入80mL含有新癸酸钕的油溶液、185g异戊二烯和3475g正己烷，再在0℃的温度下，伴随搅拌加入240mL一氯二乙基铝溶液，在0℃的温度下接触反应20分钟后，加入800mL三异丁基铝溶液，在0℃的温度下继续陈化16小时，从而得到催化剂，其中，三异丁基铝的浓度为0.06mol/L。

（3）在氮气保护下，向5L的聚合釜中依次加入300g异戊二烯、1933g正己烷和110mL步骤（2）制备的催化剂。关闭反应釜，并在20℃的温度下反应60分钟。然后将得到的反应混合液自聚合釜中放出，并加入2,6-二叔丁基对苯二酚的甲醇溶液终止反应。用蒸汽脱除聚合物溶液中的溶剂和未反应的异戊二烯后，得到聚异戊二烯。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，计算单体转化率为89%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.4%，反式1,4-结构单体单元的含量为0.1%，头-尾键接的单体单元的含量为100%；重均分子量为2,301,570；分子量分布指数为3.3；生胶的拉伸强度为0.63MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为26.9MPa，撕裂强度为56MPa。

实施例6

（1）采用与实施例2相同的方法制备含有新癸酸钕的油溶液。

（2）将三异丁基铝和二异丁基氯化铝分别配制成浓度为0.5mol/L的正己烷溶液。

在氮气保护下，向20L的催化剂陈化釜中加入231g异戊二烯、7557g正己烷和80mL步骤（2）制备的含有新癸酸钕的油溶液，再在-10℃的温度下，伴随搅拌加入200mL二异丁基氯化铝溶液，在-10℃接触反应15分钟后，加入1600mL三异丁基铝溶液，并在0℃的温度下继续陈化6小时，从而得到催化剂，其中，三异丁基铝的浓度为0.058mol/L。

（3）在氮气保护下，向5L的聚合釜中依次加入280g异戊二烯、2437g环己烷和123mL步骤（2）制备的催化剂。关闭聚合釜，并在-10℃的温度下反应100分钟。然后将得到的反应混合液自聚合釜中放出，并加入2,6-二叔丁基对苯二酚的甲醇溶液终止反应。用蒸汽脱除聚合物溶液中的溶剂和未反应的异戊二烯后，得到聚异戊二烯。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，通过干燥前后样品重量计算单体转化率，经计算转化率为85%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.8%，反式1,4-结构单体单元的含量为0%，头-尾键接的单体单元的含量为100%；重均分子量为1,891,969；分子量分布指数为3.0；生胶的拉伸强度为0.68MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为26.6MPa，撕裂强度为55MPa。

实施例7

（1）按照与实施例1相同的方法制备含有环烷酸钕的油溶液，不同的是，使用的聚结分离器中折流板的数量为1，其余结构相同，以最终得到的含有环烷酸钕的油溶液的总量为基准，水含量为300ppm。

（2）采用与实施例1相同的方法制备聚异戊二烯，不同的是，催化剂为实施例7步骤（1）制备的催化剂。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，计算单体转化率为85%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.1%，反式1,4-结构单体单元的含量为0.5%，头-尾键接的单体单元的含量为99.8%；重均分子量为1,687,403；分子量分布指数为3.9；生胶的拉伸强度为0.54MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为24.9MPa，撕裂强度为53MPa。

实施例8

（1）按照与实施例1相同的方法制备含有环烷酸钕的油溶液，不同的是，使用的聚结分离器中不设置折流板，其余结构相同，以最终得到的含有环烷酸钕的油溶液的总量为基准，水含量为500ppm。

（2）采用与实施例1相同的方法制备聚异戊二烯，不同的是，催化剂为实施例8步骤（1）制备的催化剂。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，通过干燥前后样品重量计算单体转化率，经计算转化率为78%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.0%，反式1,4-结构单体单元的含量为0.8%，头-尾键接的单体单元的含量为99.1%；重均分子量为1,790,457；分子量分布指数为4.2；生胶的拉伸强度为0.50MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为24.2MPa，撕裂强度为51MPa。

实施例9

（1）按照与实施例1相同的方法制备含有环烷酸钕的油溶液，不同的是，使用的聚结分离器中折流板的数量为4个，其余结构相同，以最终得到的含有环烷酸钕的油溶液的总量为基准，水含量为50ppm。

（2）采用与实施例1相同的方法制备聚异戊二烯，不同的是，催化剂为实施例9步骤（1）制备的催化剂。

反应结束后，放出聚合物溶液前，用称量瓶取少量聚合物溶液并称重，然后置于真空烘箱干燥至恒重，计算单体转化率为99%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为98.6%，反式1,4-结构单体单元的含量为0%，头-尾键接的单体单元的含量为100%；重均分子量为185,412；分子量分布指数为3.0；生胶的拉伸强度为0.64MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为26.0MPa，撕裂强度为55MPa。

对比例1

采用与实施例1相同的方法制备聚异戊二烯，不同的是，不进行步骤（3），而是将步骤（2）得到的含有水的环烷酸钕的油溶液在常压下进行蒸馏，收集馏程为76-80℃的馏分，从而得到含有环烷酸钕的油溶液。以该油溶液的总量为基准，水含量为600ppm。

经计算，单体转化率为68%。

经测定，得到的聚异戊二烯中，顺式1,4-结构单体单元的含量为97.6%，反式1,4-结构单体单元的含量为1.0%，头-尾键接的单体单元的含量为99.0%；重均分子量为1,844,132；分子量分布指数为4.5；生胶的拉伸强度为0.38MPa；硫化后的橡胶的拉伸强度为24.1MPa，撕裂强度为49MPa。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (18)

1.一种稀土催化剂，其中，该稀土催化剂按照如下步骤制备得到：

在惰性气体保护下，将羧酸钕油溶液、卤源以及共轭二烯烃在惰性有机溶剂中进行第一接触得到混合物，然后将所述混合物与烷基铝和/或烷基氢化铝进行第二接触，其特征在于，以羧酸钕油溶液的总重量计，所述羧酸钕油溶液的水含量为20-298ppm。

2.根据权利要求1所述的稀土催化剂，其中，以羧酸钕油溶液的总重量计，所述羧酸钕油溶液的水含量为200-298ppm。

3.根据权利要求1所述的稀土催化剂，其中，所述羧酸钕油溶液以羧酸钕计、烷基铝和/或烷基氢化铝、卤源与共轭二烯烃的摩尔比为0.01-0.05:0.02-1.25:0.01-0.5:1。

4.根据权利要求3所述的稀土催化剂，其中，所述羧酸钕油溶液以羧酸钕计、烷基铝和/或烷基氢化铝、卤源与共轭二烯烃的摩尔比为0.01-0.04:0.1-1:0.02-0.35:1。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的稀土催化剂，其中，所述第一接触的条件包括接触的温度为零下30℃至80℃，时间为5-120分钟；第二接触的条件包括接触的温度为零下30℃至60℃，时间为0.5-48小时。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的稀土催化剂，其中，所述羧酸钕油溶液按如下步骤制备：将含有水的羧酸钕的油溶液送入聚结分离器中进行分离。

7.根据权利要求6所述的稀土催化剂，其中，所述聚结分离器包括罐体以及沿物料流向依次设置在罐体内的配流盘、聚结滤芯和折流板，所述罐体上开设有油水物料入口、排水口和排油口，且所述配流盘、聚结滤芯和折流板位于油水物料入口之后，且位于排油口与排水口之前；所述羧酸钕油溶液按如下步骤制备：将所述含有水的羧酸钕的油溶液从所述聚结分离器的油水物料入口送入聚结分离器的所述罐体中，然后通过所述配流盘进入所述聚结滤芯中进行分离，分离后的物料经过所述折流板分离为水相和羧酸钕油溶液相，其中，水相从所述排水口排出，羧酸钕油溶液相从所述排油口排出。

8.根据权利要求7所述的稀土催化剂，其中，所述折流板为弓形折流板或圆盘-圆环形折流板。

9.根据权利要求7或8所述的稀土催化剂，其中，所述折流板为交错设置的2个以上的弓形折流板。

10.根据权利要求7或8所述的稀土催化剂，其中，所述聚结滤芯沿罐体轴向能够投影在与该聚结滤芯相邻的折流板上。

11.根据权利要求10所述的稀土催化剂，其中，所述折流板为单弓形折流板，该单弓形折流板的非固定端与罐体的侧壁的最小距离为d₁，与该非固定端距离最小的侧壁至聚结滤芯的外壁的最小距离为d₂，其中，d₁＜d₂。

12.根据权利要求7或8所述的稀土催化剂，其中，折流板的数量为两个以上，聚结分离器的罐体为水平放置，与聚结滤芯相邻的折流板固定在罐体内的下壁上，且在与该聚结滤芯相邻的折流板的固定端附近开设水出口；其中，所述水出口的上缘与折流板的固定端的最小距离为d₃，与该折流板相邻的聚结滤芯的下缘在折流板上的投影与该折流板的固定端的最小距离为d₄，d₃＜d₄。

13.根据权利要求6所述的稀土催化剂，其中，所述含有水的羧酸钕的油溶液中水含量为0.5-1重量％。

14.根据权利要求6所述的稀土催化剂，其中，所述含有水的羧酸钕的油溶液为环烷酸钕的油溶液、新癸酸钕的油溶液、癸酸钕的油溶液、辛酸钕的油溶液和异辛酸钕的油溶液中的一种或多种。

15.根据权利要求6所述的稀土催化剂，其中，所述含有水的羧酸钕的油溶液中的有机溶剂为饱和脂肪烃和/或脂环烃。

16.根据权利要求15所述的稀土催化剂，其中，所述含有水的羧酸钕的油溶液中的有机溶剂为C5-C10的直链烷烃和/或C5-C10的环烷烃。

17.根据权利要求6所述的稀土催化剂，其中，所述含有水的羧酸钕的油溶液按如下步骤制备得到：

在将至少一种钕化合物与羧酸盐进行反应以制备羧酸钕的条件下，将至少一种钕化合物的水溶液与羧酸盐的油溶液接触，静置分离，得到油相和水相；将所述油相进行水洗，得到所述含有水的羧酸钕的油溶液。

18.权利要求1-17中任意一项所述的稀土催化剂在制备聚异戊二烯中的应用。