CN105884971B - 一种链烯烃-环烯烃共聚物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种链烯烃‑环烯烃共聚物,其中通过在链烯烃‑环烯烃共聚物中调节环烯烃的含量,并使共聚物包含两个环烯烃结构单元直接键合而成的二单元组,可以使得到的共聚物在拉伸强度、断裂伸长率、加工性能等方面表现出了良好的性能。本发明的链烯烃‑环烯烃共聚物可用于制造聚合物组合物。该链烯烃‑环烯烃共聚物和该聚合物组合物可以用于制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具等。
Description
技术领域
本发明涉及一种链烯烃-环烯烃共聚物及其应用,本发明还涉及包含该链烯烃-环烯烃共聚物的聚合物组合物及其应用。
背景技术
随着社会不断进步,科技发展日新月异,对高性能材料的需求也越来越大。链烯烃-环烯烃共聚物,尤其是乙烯-环烯烃共聚物,是一种优异的无定形热塑性高分子材料,具有高透明性、低吸水性、高耐热性以及高折光指数等特点。作为C5系列综合利用的高端产品之一,有望取代PC和PMMA应用于光学部件。此外,该材料也可在包装、电子部件、医疗器具等领域具有潜在的巨大市场。
通常制造乙烯-环烯烃共聚物的催化剂是茂金属催化剂。
Forsyth等人使用具有C2对称的茂金属催化剂rac-Et(Ind)2ZrCl2 (A)、rac-Me2Si(Ind)2ZrCl2(B)、rac-Me2Si(B-[e]-Ind)2ZrCl2(C)、 rac-Me2Si(2-Me-B-[e]-Ind)2ZrCl2(D)、rac-Me2Si(2-Me-Ind)2ZrCl2(E) 以及具有Cs对称的Me2C-(Flu)(Cp)ZrCl2(F)合成了乙烯-降冰片烯共聚物,他们发现COC的微观结构对共聚物的热性质起着非常重要的作用,催化剂对COC的微观结构有着重要影响。
然而,有关非茂金属催化剂用于制造乙烯-环烯烃共聚物的报道相对较少。
在CN1887925A中,公开了一类非茂金属聚烯烃催化剂在催化乙烯与环状烯烃共聚合中的用途。该催化剂是一类新型三齿配体的第三族到第十一族过渡金属配合物。在低用量助催化剂的作用下,该催化剂可以高活性的催化乙烯与环戊烯、降冰片烯等环状烯烃的共聚合,分子量分布窄。但是,其中共聚物中环烯烃的插入率最多只能达到 50mol%,其拉伸应力、断裂伸长率均存在不足。因此,所得到的共聚物在强度、硬度、冲击强度等物理机械性能等方面仍具有很大改善空间。
因此,现有技术目前的现状是,需要强度、硬度、冲击强度等物理机械性能更为优异的链烯烃-环烯烃共聚物。
非专利文献:Influence of the Polymer Microstructure on the ThermalProperties of Cycloolefin Copolymers with High Norbornene Contents
专利文献:CN1887925A。
发明内容
本发明人在现有技术的基础上经过刻苦的研究发现,通过在链烯烃-环烯烃共聚物中调节环烯烃结构单元的含量,并使共聚物包含两个环烯烃结构单元直接键合形成的二单元组,可以解决前述问题,并由此完成了本发明。
具体而言,本发明涉及以下方面的内容。
1.一种链烯烃-环烯烃共聚物,其包括衍生自链烯烃的结构单元A 和衍生自环烯烃的结构单元B,其中,以所述结构单元A和所述结构单元B的总含量为100mol%计,所述结构单元B的含量为 1mol%-66.7mol%,优选30mol%-66mol%,更优选50mol%-65mol%,特别优选51mol%-64mol%,在全部结构单元B中,20mol%-100mol%,优选20mol%-70mol%,进一步优选30mol%-65mol%,更优选 40mol%-60mol%的结构单元B以二单元组的形式存在。
2.根据上述1所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,在利用TMS 为基准的共聚物13C-NMR谱中,在49.14±0.30ppm处观测到强峰。
3.根据上述1-2任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,所述链烯烃是选自C2-6链烯烃中的一种或多种,优选乙烯。
4.根据上述1-3任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,所述环烯烃是任选被一个或多个C1-10直链或支链烃基(优选C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基)取代的C3-20环烯烃,优选选自任选被一个或多个C1-10直链或支链烃基(优选C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基)取代的环戊烯、任选被一个或多个C1-10直链或支链烃基(优选C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基)取代的环戊二烯、任选被一个或多个C1-10直链或支链烃基(优选 C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基)取代的双环戊二烯以及下式(Y)所示的化合物中的一种或多种,更优选降冰片烯、乙叉降冰片烯、乙烯基降冰片烯、降冰片二烯、5-甲基降冰片烯、四环十二烯、三环十二烯、三环十一烯、五环十五烯、五环十六烯和8-乙基四环十二烯中的一种或多种,
式(Y)中,基团Ra至基团Rh可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-10直链或支链烃基(优选C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基),优选各自独立地选自氢和C2-3直链或支链烯基; n为0至6的整数,优选0或1;符号代表单键或者双键。
5.根据上述1-4任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其重均分子量为1万-20万,优选为2万-15万,更优选为2万-13万,分子量分布(Mw/Mn)在1.2-3.5,更优选1.3-2.5。
6.根据上述1-5任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,所述共聚物通过以下步骤制备:
使铝氧烷(优选选自甲基铝氧烷、修饰的甲基铝氧烷、乙基铝氧烷、异丁基铝氧烷和正丁基铝氧烷中的一种或多种,优选选自甲基铝氧烷、修饰的甲基铝氧烷和异丁基铝氧烷中的一种或多种,最优选甲基铝氧烷和修饰的甲基铝氧烷)与选自下式(I)、下式(II)和下式 (I-1)所示的至少一种非茂金属配合物接触60-360分钟(优选80-300 分钟,更优选120-250分钟),获得接触产物,和
立即以所述接触产物作为烯烃聚合催化剂,使链烯烃与环烯烃发生共聚反应,由此制备所述共聚物,
前述各式中,基团R1至基团R4、基团R7和基团R9可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烃基,优选氢;基团 Y是O或S,优选O;基团A是S或O,优选S;基团R5是C1-6直链或支链烃基,优选C1-6直链或支链烷基,更优选甲基;基团R6和基团 R8可以相同或不同,各自独立地选自C3-6直链或支链烃基,优选异丙基或者叔丁基,尤其是叔丁基;基团R10是氢或C1-6直链或支链烃基,优选氢;基团M选自元素周期表第III族到第XI族的金属元素,优选第IVB族金属元素,更优选Ti;基团X为卤素,优选氯;符号--- 代表配位键。
7.聚合物组合物,其包含上述1-6任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物。
8.上述1-6任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物用于制造聚合物组合物的应用。
9.上述1-6任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物在制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具中的应用。
10.上述7所述的聚合物组合物在制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具中的应用。
技术效果
本发明的共聚物具有优异的物理机械性能。在玻璃化温度相近的情况下,本发明制备的链烯烃-环烯烃共聚物在拉伸应力、断裂伸长率、加工性能等方面都表现出了良好的性能。并且本发明的共聚物具有灰分低的优点。
附图说明
图1计算以二单元组形式存在的结构单元B的含量的13C-NMR 参考图。
图2本发明实施例7中制备的乙烯-降冰片烯共聚物的13C-NMR 图谱。
图3本发明比较例3中制备的乙烯-降冰片烯共聚物的13C-NMR 图谱。
图4本发明比较例4中制备的乙烯-降冰片烯共聚物的13C-NMR 图谱。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明,但是需要指出的是,本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制,而是由附录的权利要求书来确定。
在本发明的上下文中,除非另有明确定义,或者该含义超出了本领域技术人员的理解范围,3个碳原子以上的烃或烃衍生物基团(比如丙基、丙氧基、丁基、丁烷、丁烯、丁烯基、己烷等)在未冠以词头“正”时均具有与冠以词头“正”时相同的含义。比如,丙基一般理解为正丙基,而丁基一般理解为正丁基,除非另有明确。
本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义,本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下,以本说明书的定义为准。
当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时,该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些,但也包括目前还不常用,却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
在本说明书的上下文中,除了明确说明的内容之外,未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且,本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合,由此而形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分,而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容,除非本领域技术人员认为该结合是明显不合理的。
在本发明的上下文中,术语“直链或支链烃基”包括直链或支链烷基、直链或支链烯基和直链或支链炔基。作为所述直链或支链烃基,优选直链或支链烷基。比如,C1-4直链或支链烃基包括C1-4直链或支链烷基、C2-4直链或支链烯基和C2-4直链或支链炔基,其中优选C1-4直链或支链烷基。
在本发明的上下文中,术语“卤素”包括氟、氯、溴和碘,其中优选氯。
在没有明确指明的情况下,本说明书内所提到的所有百分数、份数、比率等都是以重量为基准的,除非以重量为基准时不符合本领域技术人员的常规认识。
本发明涉及一种链烯烃-环烯烃共聚物,其包括衍生自链烯烃的结构单元A和衍生自环烯烃的结构单元B。在本发明上下文中,将衍生自链烯烃的结构单元A称为链烯烃结构单元或者结构单元A;将衍生自环烯烃的结构单元B称为环烯烃结构单元或者结构单元B。
[链烯烃结构单元]
本发明的链烯烃-环烯烃共聚物中,包含衍生自链烯烃的结构单元 A。
本发明中,所述链烯烃指的是具有直链或支链状结构的烯烃。
根据本发明的一个实施方式,链烯烃例如可以举出C2-10直链或支链状烯烃,其中优选C2-6直链或支链状烯烃或者C2-3链烯烃,更优选乙烯。
根据本发明的一个实施方式,这些链烯烃可以单独使用,也可以将两种或多种组合使用。
[环烯烃结构单元]
本发明的链烯烃-环烯烃共聚物中,包含衍生自环烯烃的结构单元 B。
本发明中,所述环烯烃指的是具有环上双键的烯烃。
根据本发明的一个实施方式,环烯烃具体可以举出C3-20环烯烃。作为所述C3-20环烯烃,具体比如可以举出环丁烯、环戊烯、环戊二烯、环己烯、环己二烯、环庚烯、环庚二烯、环辛四烯等单环环烯烃,以及双环戊二烯、降冰片烯、降冰片二烯、和等螺环、桥环或稠环式双环或多环环烯烃。作为所述C3-20环烯烃,优选环戊烯、环戊二烯、双环戊二烯、降冰片烯或者四环十二烯。
根据本发明的一个实施方式,C3-20环烯烃任选进一步被一个或多个(比如1至5个、1至4个、1至3个、1至2个或者1个)C1-10直链或支链烃基在合适的位置处取代。作为所述C1-10直链或支链烃基,优选C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基,更优选C1-4直链或支链烷基或者C2-4直链或支链烯基,其中更优选甲基、乙基、乙烯基或者乙叉基。
根据本发明的一个实施方式,作为C3-20环烯烃,例如可以进一步举出下式(Y)所示的化合物。
根据本发明,在式(Y)中,基团Ra至基团Rh可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-10直链或支链烃基。作为所述C1-10直链或支链烃基,优选C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基。
根据本发明的一个实施方式,在式(Y)中,基团Ra至基团Rh 可以相同也可以不同,各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基和C2-4直链或支链烯基比如C2-3直链或支链烯基,其中更优选甲基、乙基、乙烯基或者乙叉基。
根据本发明的一个实施方式,在式(Y)中,n为0至6的整数,优选0或1。
根据本发明的一个实施方式,在式(Y)中,符号代表单键或者双键。
根据本发明的一个实施方式,作为所述式(Y)所示的化合物,优选降冰片烯、乙叉降冰片烯、乙烯基降冰片烯、降冰片二烯、5-甲基降冰片烯、四环十二烯、三环十二烯、三环十一烯、五环十五烯、五环十六烯和8-乙基四环十二烯,更优选降冰片烯。
根据本发明的一个实施方式,所述环烯烃可以单独使用,也可以两种或多种组合使用。
[链烯烃-环烯烃共聚物]
本发明的链烯烃-环烯烃共聚物是包含上述结构单元A和结构单元B的共聚物。
以结构单元A和结构单元B的总含量为100mol%计,所述结构单元A的含量为33.3mol%-99mol%,优选34mol%-70mol%,更优选 35mol%-50mol%,特别优选36mol%-49mol%。
以结构单元A和结构单元B的总含量为100mol%计,所述结构单元B的含量为1mol%-66.7mol%,优选30mol%-66mol%,更优选 50mol%-65mol%,特别优选51mol%-64mol%。
本发明的共聚物中,以所述结构单元A和结构单元B的总含量为 100mol%计,所述结构单元B的含量为1mol%以上,从所得共聚物的玻璃化温度、拉伸强度、拉伸模量更为优异的角度考虑,结构单元B 的含量优选为30mol%以上,更优选50mol%以上,特别优选51mol%以上。从得到共聚物的成本、合成难易程度考虑,所述结构单元B的含量为66.7mol%以下(其更准确的值应当为2/3×100%mol以下),优选66mol%以下,更优选65mol%以下,特别优选64mol%以下。
本发明的共聚物中,在全部结构单元B中,20mol%-100mol%的结构单元B以二单元组的形式存在。从所得共聚物的拉伸应力和断裂伸长率更为均衡的角度考虑,优选20mol%-70mol%,进一步优选 30mol%-65mol%,更优选40mol%-60mol%的结构单元B以二单元组的形式存在。
在本发明上下文中,二单元组的含义是指,两个结构单元B直接键合而形成的单元组。
在本发明的一个实施方式中,本发明的链烯烃-环烯烃共聚物优选由结构单元A和结构单元B组成。
在本发明的一个实施方式中,共聚物重均分子量(Mw)为1万-20 万,从利用本发明的共聚物制得的制品的力学特性、成形加工性等观点考虑,重均分子量优选为2万-15万,更优选为2万-13万。
在本发明的一个实施方式中,共聚物的分子量分布(Mw/Mn)在 1.2-3.5,更优选1.3-2.5。
应予说明,本说明书中所说的重均分子量是利用凝胶渗透色谱 (GPC)法由标准聚苯乙烯标准曲线求得的值。
应予说明,本说明书所说的玻璃化转变温度指的是用差示扫描型量热仪测定得到的玻璃化转变温度。
在本发明的一个实施方式中,在利用TMS为基准的共聚物13C-NMR谱中,在49.14±0.30ppm处观测到强峰。在以往的链烯烃- 环烯烃共聚物的利用TMS为基准的13C-NMR谱中,在49.14±0.3ppm 处观测不到信号峰,或者观测到的弱峰。并且,在本发明中发现,在49.14±0.30ppm处观测到强峰的链烯烃-环烯烃共聚物表现出优异的拉伸强度、断裂伸长率。
本发明上下文中,在利用TMS为基准的共聚物13C-NMR谱中,若在49.14±0.30ppm处观测到信号峰的积分面积大于NMR谱中 48.49±0.30ppm处观测到信号峰的积分面积×30%,称为强峰;若在 49.14±0.30ppm处观测到信号峰的积分面积小于或等于NMR谱中48.49±0.30ppm处观测到信号峰的积分面积×30%,称为弱峰;若在 49.14±0.30ppm处观测到信号峰的积分面积小于或等于NMR谱中 48.49±0.30ppm处观测到信号峰的积分面积×10%,称为极弱峰;若在49.14±0.30ppm处仅观测到基线或者噪音,则认为在49.14±0.30ppm处没有信号峰。
[链烯烃-环烯烃共聚物的制造]
本发明的链烯烃-环烯烃共聚物是将链烯烃和环烯烃共聚而得到的。
在本发明的一个实施方式中,所述链烯烃和所述环烯烃是在作为链烯烃与环烯烃共聚用催化剂的存在下进行共聚的。
在本发明的一个实施方式中,所述作为链烯烃与环烯烃共聚用催化剂是一种非茂金属催化剂,其包含铝氧烷与非茂金属配合物的特定反应产物(也称为接触产物)。
根据本发明,作为所述铝氧烷,比如可以举出下式(B)所示的线型铝氧烷:(R)(R)Al-(Al(R)-O)n-O-Al(R)(R),以及下式(C)所示的环状铝氧烷:-(Al(R)-O-)n+2-。
在前述的式(B)和式(C)中,基团R彼此相同或不同,各自独立地选自C1-C8烷基,其中优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基和异丁基,更优选甲基、乙基和异丁基。n为1-50范围内的任意整数,优选10-30范围内的任意整数。
根据本发明,所述铝氧烷还可以进一步通过本领域已知的任何方式进行修饰(现有技术也称之为修饰的铝氧烷)。作为所述修饰的铝氧烷,比如可以举出修饰的甲基铝氧烷(MMAO)。作为所述MMAO,可以直接使用市售的产品,也可以比如按照美国专利US5041584公开的方法进行制造。所述修饰的铝氧烷在本文中也简便地称为铝氧烷。
根据本发明,作为所述铝氧烷,优选甲基铝氧烷、修饰的甲基铝氧烷、乙基铝氧烷、异丁基铝氧烷和正丁基铝氧烷,更优选甲基铝氧烷、修饰的甲基铝氧烷和异丁基铝氧烷,最优选甲基铝氧烷和修饰的甲基铝氧烷。
根据本发明,这些铝氧烷可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,所述非茂金属配合物选自下式(I)所示的化合物、下式(II)所示的化合物和下式(I-1)所示的化合物。这些非茂金属配合物可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,在前述各式中,基团R1至基团R4、基团R7和基团 R9可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烃基,优选各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烷基,更优选各自独立地选自氢和甲基,更优选氢。
根据本发明,在前述各式中,基团Y是O或S,优选O。
根据本发明,在前述各式中,基团A是S或O,优选S。
根据本发明,在前述各式中,基团R5是C1-6直链或支链烃基,优选C1-6直链或支链烷基,更优选C1-3直链或支链烷基,最优选甲基。
根据本发明,在前述各式中,基团R6和基团R8可以相同或不同,各自独立地选自C3-6直链或支链烃基比如C3-6直链或支链烷基,优选各自独立地选自C3-6支链烷基,更优选异丙基或者叔丁基,尤其是叔丁基。
根据本发明,在前述各式中,基团R10是氢或C1-6直链或支链烃基,优选氢或C1-4直链或支链烷基,更优选氢、甲基和乙基,最优选氢。
根据本发明,在前述各式中,基团M选自元素周期表第III族到第XI族的金属元素,优选第IVB族金属元素比如钛、锆和铪,更优选Ti。
根据本发明,在前述各式中,基团X为卤素,包括氟、氯、溴和碘,其中优选氯。
根据本发明,在前述各式中,符号---代表配位键。
根据本发明,作为所述非茂金属配合物,更优选如下结构式的化合物之一或其任意比例的混合物。
根据本发明,所述式(I)所示的化合物比如可以通过如下的制造方法进行制造。
根据本发明,该制造方法比如包括使下式(I-A)所示的化合物与下式(X)所示的化合物发生配位反应,获得所述式(I)所示的化合物的步骤(以下称为配位步骤A)。
MX4 (X)
根据本发明,在式(X)中,基团M选自元素周期表第III族到第XI族的金属元素,优选第IVB族金属元素比如钛、锆和铪,其中更优选钛。
根据本发明,在式(X)中,基团X为卤素,包括氟、氯、溴和碘,其中优选氯。
根据本发明,在进行所述配位步骤A时,所述式(X)所示的化合物与所述式(I-A)所示的化合物的摩尔比一般为0.7-1.5,优选 0.9-1.3,更优选1-1.2。
根据本发明,所述配位步骤A可以在溶剂的存在下进行。本发明对所述溶剂没有特别的限定,只要其可以溶解所述式(X)所示的化合物与所述式(I-A)所示的化合物但不干扰所述配位反应即可。具体而言,作为所述溶剂,比如可以举出C1-20烷烃、C6-20芳香烃和C4-20脂环烃等,其中优选C6-12芳香烃,最优选甲苯、二甲苯、三甲苯。这些溶剂可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,对所述溶剂的用量没有特别的限定,只要是有利于该配位反应进行的任何用量均可以采用,比如可以举出该溶剂和所述式(I-A)所示的化合物的摩尔比为5-200,优选10-100,但并不限于此。
根据本发明,所述配位步骤A的反应温度一般为-80-100℃,优选 -50-70℃,更优选-30-50℃。
根据本发明,所述配位步骤A的反应压力可以是适合该配位反应进行的任何压力,但为了方便实施起见,一般为常压至0.2MPa。
根据本发明,所述配位步骤A的反应时间一般为0.1-72小时,优选0.2-48小时,更优选1-24小时。
根据本发明,根据需要,为了促进反应的进行,所述配位步骤A 的配位反应可以在搅拌(比如搅拌转速为100-1000rpm)下进行。
根据本发明,根据需要,所述配位步骤A的配位反应可以在保护性气体的氛围下进行。作为所述保护性气体,比如可以举出惰性气体如氮气等。
根据本发明,在所述配位步骤A的配位反应结束后,通过常规的分离方式即可从该反应获得的混合物中分离出所述式(I)所示的化合物作为反应产物。作为所述的分离方式,比如可以举出过滤或者先过滤再洗涤,或者任选进一步干燥等。或者,根据需要,还可以通过重结晶、柱层析方法或制备色谱等对所述获得的反应产物进行纯化。
根据本发明,对于所述过滤、洗涤和干燥的方法并没有特别的限定,可以根据需要使用本领域常规使用的那些。根据需要,所述洗涤一般进行1-6次,优选2-3次。其中,洗涤用溶剂优选与配位反应所使用的溶剂相同,但也可以不同。作为所述干燥,比如可以举出惰性气体干燥法、真空干燥法或者真空下加热干燥法等,其中优选惰性气体干燥法或真空下加热干燥法,最优选真空下加热干燥法。此时,所述干燥的温度范围一般为常温至140℃,干燥时间一般为2-20小时,但并不限于此。
根据本发明,在该式(I-A)中,基团R1至基团R4、基团R7和基团R9可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烃基,优选各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烷基,更优选各自独立地选自氢和甲基,更优选氢。
根据本发明,在该式(I-A)中,基团Y是O或S,优选O。
根据本发明,在该式(I-A)中,基团A是S或O,优选S。
根据本发明,在该式(I-A)中,基团R5是C1-6直链或支链烃基,优选C1-6直链或支链烷基,更优选C1-3直链或支链烷基,最优选甲基。
根据本发明,在该式(I-A)中,基团R6和基团R8可以相同或不同,各自独立地选自C3-6直链或支链烃基比如C3-6直链或支链烷基,优选各自独立地选自C3-6支链烷基,更优选异丙基或者叔丁基,尤其是叔丁基。
根据本发明,在该式(I-A)中,基团R10是氢或C1-6直链或支链烃基,优选氢或C1-4直链或支链烷基,更优选氢、甲基和乙基,最优选氢。
根据本发明,作为式(I-A)所示的化合物,更优选如下结构式所示的化合物。
根据本发明,所述式(I-A)所示的化合物,比如可以通过如下的制造方法进行制造。
根据本发明,所述制造方法比如可以包括以下的步骤(1)和步骤(2)。
步骤(1):使下式(III)所示的化合物与下式(IV)所示的化合物发生缩合反应,获得下式(V)所示的化合物。
根据本发明,在该式(III)中,基团R1至基团R4可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烃基,优选各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烷基,更优选各自独立地选自氢和甲基,更优选氢。
根据本发明,在该式(III)中,基团A是S或O,优选S。
根据本发明,在该式(III)中,基团R5是C1-6直链或支链烃基,优选C1-6直链或支链烷基,更优选C1-3直链或支链烷基,最优选甲基。
根据本发明,作为式(III)所示的化合物,优选2-氨基苯基甲基硫醚。
根据本发明,在该式(IV)中,基团R7和基团R9可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烃基,优选各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烷基,更优选各自独立地选自氢和甲基,更优选氢。
根据本发明,在该式(IV)中,基团Y是O或S,优选O。
根据本发明,在该式(IV)中,基团R6和基团R8可以相同或不同,各自独立地选自C3-6直链或支链烃基比如C3-6直链或支链烷基,优选各自独立地选自C3-6支链烷基,更优选异丙基或者叔丁基,尤其是叔丁基。
根据本发明,在该式(IV)中,基团R10是氢或C1-6直链或支链烃基,优选氢或C1-4直链或支链烷基,更优选氢、甲基和乙基,最优选氢。
根据本发明,作为式(IV)所示的化合物,优选3,5-二叔丁基水杨醛。
根据本发明,在该式(V)中,基团R1至基团R4、基团R7和基团R9可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烃基,优选各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烷基,更优选各自独立地选自氢和甲基,更优选氢。
根据本发明,在该式(V)中,基团Y是O或S,优选O。
根据本发明,在该式(V)中,基团A是S或O,优选S。
根据本发明,在该式(V)中,基团R5是C1-6直链或支链烃基,优选C1-6直链或支链烷基,更优选C1-3直链或支链烷基,最优选甲基。
根据本发明,在该式(V)中,基团R6和基团R8可以相同或不同,各自独立地选自C3-6直链或支链烃基比如C3-6直链或支链烷基,优选各自独立地选自C3-6支链烷基,更优选异丙基或者叔丁基,尤其是叔丁基。
根据本发明,在该式(V)中,基团R10是氢或C1-6直链或支链烃基,优选氢或C1-4直链或支链烷基,更优选氢、甲基和乙基,最优选氢。
根据本发明,所述步骤(1)的反应可以在溶剂(以下称为第一溶剂)的存在下进行。作为所述第一溶剂,比如可以举出C1-15脂肪醇、 C6-20芳香醇、C4-20脂环醇、C1-20烷烃、C6-20芳香烃或者C4-20脂环烃,其中优选C1-4脂肪醇,最优选甲醇或乙醇。这些第一溶剂可以单独使用,也可以两种或多种组合使用,或者根据需要,作为水溶液的形式使用。
根据本发明,对所述第一溶剂的用量没有特别的限定,只要是有利于该步骤(1)的缩合反应进行的任何用量均可以采用,比如可以举出第一溶剂与式(IV)所示的化合物的摩尔比是5-200∶1,优选 15-50∶1,但并不限于此。
根据本发明,在进行所述步骤(1)的缩合反应时,式(IV)所示的化合物与式(III)所示的化合物的摩尔比一般是0.5-2∶1,优选 0.8-1.2∶1。
根据本发明,所述步骤(1)的反应可以在催化剂的存在下进行。作为所述催化剂,比如可以举出有机羧酸,进一步比如可以举出C1-10脂肪族羧酸、C6-20芳香族羧酸或者C4-20脂环族羧酸,其中优选C1-4脂肪族羧酸,最优选乙酸。这些催化剂可以单独使用,也可以两种或多种组合使用。对所述催化剂的用量没有特别的限定,只要是可以促进该步骤(1)的反应进行的任何用量均可以采用,比如可以举出所述催化剂与式(IV)所示的化合物的摩尔比是0.002-0.5∶1,优选 0.01-0.1∶1,但并不限于此。
根据本发明,所述步骤(1)的反应温度一般为-20-150℃,优选 20-120,更优选50-90℃。
根据本发明,所述步骤(1)的反应压力可以是适合该反应进行的任何压力,但为了方便实施起见,一般为常压至0.5MPa。
根据本发明,所述步骤(1)的反应时间一般为0.1-20小时,优选1-12小时,更优选2-6小时。
根据本发明,根据需要,为了促进反应的进行,所述步骤(1) 的缩合反应可以在搅拌(比如搅拌转速为100-1000rpm)下进行。
根据本发明,在所述步骤(1)的反应结束后,通过常规的分离方式即可从该缩合反应获得的混合物中分离出所述式(V)所示的化合物。作为所述的分离方式,比如可以举出过滤或者先过滤再洗涤,或者任选进一步干燥等。或者,根据需要,还可以通过柱层析方法或制备色谱等对所述获得的式(V)所示的化合物进行纯化。
根据本发明,对于所述过滤、洗涤和干燥的方法并没有特别的限定,可以根据需要使用本领域常规使用的那些。根据需要,所述洗涤一般进行1-6次,优选2-3次。其中,洗涤用溶剂优选与所述第一溶剂相同,但也可以不同。作为所述干燥,比如可以举出惰性气体干燥法、真空干燥法或者真空下加热干燥法等,其中优选惰性气体干燥法或真空下加热干燥法,最优选真空下加热干燥法。此时,所述干燥的温度范围一般为常温至140℃,干燥时间一般为2-20小时,但并不限于此。
步骤(2):还原所述式(V)所示的化合物,比如使用还原剂,获得所述式(I-A)所示的化合物。
根据本发明,对步骤(2)所使用的还原剂没有特别的限定,只要是可以仅将该式(V)所示的化合物分子结构中央的-CR10=N-还原为-CHR10-NH-(而不改变该化合物的其他分子结构,尤其是不导致其分子结构中的基团A尤其是S脱除)的任何还原剂均可以使用。作为所述还原剂,比如可以举出金属氢化物或者金属与酸的组合。这些还原剂可以单独使用,也可以两种或多种组合使用。
根据本发明,作为所述金属氢化物,比如可以举出有机合成领域为此目的而常规使用的任何金属氢化物,具体比如可以举出碱金属氢化物(比如NaH)或者碱金属与Al或B形成的复合氢化物(比如 LiAlH4、NaBH4等),其中优选LiAlH4。作为所述金属氢化物此时的用量,所述金属氢化物与式(V)所示的化合物的摩尔比比如可以是 0.25-4∶1,优选0.5-2∶1。
根据本发明,在所述金属与酸的组合中,作为所述金属,比如可以举出Li、Fe、Mg和Zn等化学性质活泼的金属,其中从价格便宜和容易获得的角度而言,优选Fe或Zn。作为所述酸,比如可以举出盐酸、硫酸和硝酸等无机强酸或中强酸,或者C1-10脂肪酸、C6-20芳香酸和C4-20脂环酸等有机羧酸。这些金属或酸可以单独使用,也可以两种或多种组合使用。
根据本发明,在所述金属与酸的组合中,所述金属与所述酸的摩尔比比如可以为5-200∶1,优选20-100∶1。在用作还原剂时,作为所述金属与酸的组合的用量,比如可以举出使得所述金属与式(V)所示的化合物的摩尔比是1-30∶1,优选2-10∶1。
根据本发明,所述步骤(2)的还原反应可以在溶剂(以下称为第二溶剂)的存在下进行。作为所述第二溶剂,比如可以举出水、醚 (比如乙醚)、C1-15脂肪醇、C6-20芳香醇、C4-20脂环醇、C1-20脂肪烃、 C6-20芳香烃和C4-20脂环烃,其中优选水、乙醚、甲苯、甲醇、乙醇或者丙醇。这些第二溶剂可以单独使用,也可以两种或多种组合使用。
根据本发明,对所述第二溶剂的用量没有特别的限定,只要是有利于该步骤(2)的还原反应进行的任何用量均可以采用,比如可以举出第二溶剂与式(V)所示的化合物的摩尔比是2-500∶1,优选 5-200∶1,但并不限于此。
根据本发明,所述步骤(2)的反应温度一般为10-150℃,优选 50-110℃,更优选70-100℃。
根据本发明,所述步骤(2)的反应压力可以是适合该反应进行的任何压力,但为了方便实施起见,一般为常压至0.2MPa。
根据本发明,所述步骤(2)的反应时间一般为0.1-20小时,优选0.2-10小时,更优选0.3-5小时。
根据本发明,根据需要,为了促进反应的进行,所述步骤(2) 的还原反应可以在搅拌(比如搅拌转速为100-1000rpm)下进行。
根据本发明,根据需要,所述步骤(2)的还原反应可以在保护性气体的氛围下进行。作为所述保护性气体,比如可以举出惰性气体如氮气等。
根据本发明,在所述步骤(2)的反应结束后,通过常规的分离方式即可从该反应获得的混合物中分离出所述式(I-A)所示的化合物。作为此时可以采用的分离方式,比如可以举出过滤-滤液减压浓缩-冷却析出、静置-清液浓缩-沉淀等方法。
根据本发明,根据需要,如此获得的所述式(I-A)所示的化合物还可以通过常规已知的纯化方法比如重结晶法(比如使用二氯甲烷、甲苯等作为重结晶用溶剂)进行提纯,并没有特别的限制。或者,根据需要,还可以通过柱层析方法或制备色谱等对所述获得的式(I-A) 所示的化合物进行纯化。
根据本发明,所述式(II)所示的化合物比如可以通过如下的制造方法进行制造。
根据本发明,该制造方法比如包括使前述式(V)所示的化合物与前述式(X)所示的化合物发生配位反应,获得所述式(II)所示的化合物的步骤(以下称为配位步骤B)。
根据本发明,在进行所述配位步骤B时,所述式(X)所示的化合物与所述式(V)所示的化合物的摩尔比一般为0.7-1.5,优选0.9-1.3,更优选1-1.2。
根据本发明,所述配位步骤B可以在溶剂(也称为第三溶剂)的存在下进行。本发明对所述第三溶剂没有特别的限定,只要其可以溶解所述式(X)所示的化合物与所述式(V)所示的化合物但不干扰所述配位反应即可。具体而言,作为所述第三溶剂,比如可以举出C1-20烷烃、C6-20芳香烃和C4-20脂环烃等,其中优选C6-12芳香烃,最优选甲苯、二甲苯、三甲苯。这些第三溶剂可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,对所述第三溶剂的用量没有特别的限定,只要是有利于该配位反应进行的任何用量均可以采用,比如可以举出第三溶剂和所述式(V)所示的化合物的摩尔比为5-200,优选10-100,但并不限于此。
根据本发明,所述配位步骤B的反应温度一般为-80-100℃,优选 -50-70℃,更优选-30-50℃。
根据本发明,所述配位步骤B的反应压力可以是适合该配位反应进行的任何压力,但为了方便实施起见,一般为常压至0.2MPa。
根据本发明,所述配位步骤B的反应时间一般为0.1-72小时,优选0.2-48小时,更优选1-24小时。
根据本发明,根据需要,为了促进反应的进行,所述配位步骤B 的配位反应可以在搅拌(比如搅拌转速为100-1000rpm)下进行。
根据本发明,根据需要,所述配位步骤B的配位反应可以在保护性气体的氛围下进行。作为所述保护性气体,比如可以举出惰性气体如氮气等。
根据本发明,在所述配位步骤B的配位反应结束后,通过常规的分离方式即可从该反应获得的混合物中分离出所述式(II)所示的化合物作为反应产物。作为所述的分离方式,比如可以举出过滤或者先过滤再洗涤,或者任选进一步干燥等。或者,根据需要,还可以通过重结晶、柱层析方法或制备色谱等对所述获得的反应产物进行纯化。
根据本发明,对于所述过滤、洗涤和干燥的方法并没有特别的限定,可以根据需要使用本领域常规使用的那些。根据需要,所述洗涤一般进行1-6次,优选2-3次。其中,洗涤用溶剂优选与所述第三溶剂相同,但也可以不同。作为所述干燥,比如可以举出惰性气体干燥法、真空干燥法或者真空下加热干燥法等,其中优选惰性气体干燥法或真空下加热干燥法,最优选真空下加热干燥法。此时,所述干燥的温度范围一般为常温至140℃,干燥时间一般为2-20小时,但并不限于此。
根据本发明,所述式(I-1)所示的化合物比如可以通过如下的制造方法进行制造,其中该制造方法比如可以包括如下的步骤(1)和步骤(2)。
步骤(1):使前述式(I-A)所示的化合物脱氢的步骤(以下称为脱氢步骤)。
根据本发明,根据该步骤(1),使前述式(I-A)所示的化合物所含的基团NH和基团YH上的H脱除,由此获得式(I-B)所示的负离子结构化合物。
根据本发明,对使前述式(I-A)所示的化合物脱氢而生成该负离子结构的方法没有特别的限定,可以采用本领域为此目的而常规采用的任何方法。比如,通过使该式(I-A)所示的化合物与金属氢化物反应,即可实现该脱氢。
根据本发明,作为所述氢化物,比如可以举出碱金属氢化物(比如NaH或者KH),其中优选KH。作为所述金属氢化物此时的用量,所述金属氢化物与所述式(I-A)所示的化合物的摩尔比比如可以是 2-6∶1,优选2-4∶1。
根据本发明,所述脱氢步骤可以在溶剂的存在下进行。作为所述溶剂,比如可以举出C6-12芳香烃、卤代C1-10烷烃和醚类溶剂等。具体比如可以举出甲苯、二甲苯、四氢呋喃、石油醚、乙醚、2,4-二氧六环、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷和四氯化碳等,最优选四氢呋喃。这些溶剂可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,对所述溶剂的用量没有特别的限定,只要是有利于该脱氢反应进行的任何用量均可以采用,比如可以举出该溶剂和所述式(I-A)所示的化合物的摩尔比为100-2000∶1,优选200-1000∶1,但并不限于此。
根据本发明,所述脱氢步骤的反应温度一般为-80-100℃,优选 -50-70℃,更优选-30-50℃。
根据本发明,所述脱氢步骤的反应压力可以是适合该配位反应进行的任何压力,但为了方便实施起见,一般为常压至0.2MPa。
根据本发明,所述脱氢步骤的反应时间一般为0.1-72小时,优选 0.2-48小时,更优选1-24小时。
根据本发明,根据需要,为了促进反应的进行,所述脱氢步骤可以在搅拌(比如搅拌转速为100-1000rpm)下进行。
根据本发明,根据需要,所述脱氢步骤可以在保护性气体的氛围下进行。作为所述保护性气体,比如可以举出惰性气体如氮气等。
根据本发明,在所述脱氢步骤的脱氢反应结束后,通过除去可能使用的任何溶剂,即获得所述式(I-B)所示的负离子(其抗衡离子比如可以是衍生自所述碱金属氢化物的碱金属阳离子)结构化合物作为该脱氢步骤的反应产物。作为所述除去溶剂的方式,比如可以举出旋转蒸发除溶剂法、真空除溶剂法等,但并不限于此。
步骤(2):使步骤(1)获得的反应产物(即式(I-B)所示的化合物)与前述式(X)所示的化合物发生配位反应,获得所述式(I-1) 所示的化合物的步骤(以下称为配位步骤C)。
根据本发明,在进行所述配位步骤C时,使得所述式(X)所示的化合物与所述式(I-B)所示的化合物的摩尔比一般达到0.7-1.5,优选0.9-1.3,更优选1-1.2。
根据本发明,所述配位步骤C可以在溶剂(也称为第四溶剂)的存在下进行。本发明对所述第四溶剂没有特别的限定,只要其可以溶解所述式(X)所示的化合物与所述式(I-B)所示的化合物但不干扰所述配位反应即可。具体而言,作为所述第四溶剂,比如可以举出C1-20烷烃、C6-20芳香烃和C4-20脂环烃等,其中优选C6-12芳香烃,最优选甲苯、二甲苯、三甲苯。这些第四溶剂可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,对所述第四溶剂的用量没有特别的限定,只要是有利于该配位反应进行的任何用量均可以采用,比如可以举出第四溶剂和所述式(I-B)所示的化合物的摩尔比为5-200,优选10-100,但并不限于此。
根据本发明,所述配位步骤C的反应温度一般为-80-100℃,优选 -50-70℃,更优选-30-50℃。
根据本发明,所述配位步骤C的反应压力可以是适合该配位反应进行的任何压力,但为了方便实施起见,一般为常压至0.2MPa。
根据本发明,所述配位步骤C的反应时间一般为0.1-72小时,优选0.2-48小时,更优选1-24小时。
根据本发明,根据需要,为了促进反应的进行,所述配位步骤C 的配位反应可以在搅拌(比如搅拌转速为100-1000rpm)下进行。
根据本发明,所述配位步骤C的配位反应需要在保护性气体的氛围下进行。作为所述保护性气体,比如可以举出惰性气体如氮气等。
根据本发明,在所述配位步骤C的配位反应结束后,通过常规的分离方式即可从该反应获得的混合物中分离出所述式(I-1)所示的化合物作为反应产物。作为所述的分离方式,比如可以举出过滤或者先过滤再洗涤,或者任选进一步干燥等。或者,根据需要,还可以通过重结晶、柱层析方法或制备色谱等对所述获得的反应产物进行纯化。
根据本发明,对于所述过滤、洗涤和干燥的方法并没有特别的限定,可以根据需要使用本领域常规使用的那些。根据需要,所述洗涤一般进行1-6次,优选2-3次。其中,洗涤用溶剂优选与所述第四溶剂相同,但也可以不同。作为所述干燥,比如可以举出惰性气体干燥法、真空干燥法或者真空下加热干燥法等,其中优选惰性气体干燥法或真空下加热干燥法,最优选真空下加热干燥法。此时,所述干燥的温度范围一般为常温至140℃,干燥时间一般为2-20小时,但并不限于此。
根据本发明,使所述铝氧烷与所述非茂金属配合物接触60-360 分钟(以下称为接触反应),由此获得所述接触产物。或者,根据本发明,所述非茂金属催化剂也可以通过以该接触反应作为必要步骤进行制造。
根据本发明,在进行所述接触反应时,使得以Al计的所述铝氧烷与以金属元素M计的所述非茂金属配合物的摩尔比一般达到 20-2000∶1,优选50-1500∶1,更优选100-1000∶1。
根据本发明,所述接触反应可以在溶剂(也称为第五溶剂)的存在下进行。本发明对所述第五溶剂没有特别的限定,只要其可以溶解所述铝氧烷与所述非茂金属配合物但不干扰所述接触反应即可。具体而言,作为所述第五溶剂,比如可以举出C1-20烷烃、C6-20芳香烃和 C4-20脂环烃等,其中优选C6-12芳香烃,最优选甲苯、二甲苯、三甲苯。这些第五溶剂可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,对所述第五溶剂的用量没有特别的限定,只要是有利于该接触反应进行的任何用量均可以采用,比如可以举出第五溶剂和所述非茂金属配合物的摩尔比为1000-20000∶1,优选2000-10000∶1,但并不限于此。
根据本发明,所述接触反应的反应温度一般为-30-80℃,优选 -20-50℃,更优选-10-40℃。
根据本发明,所述接触反应的反应压力可以是适合该接触反应进行的任何压力,但为了方便实施起见,一般为常压至0.2MPa。
根据本发明,所述接触反应的反应时间优选80-300分钟,更优选 120-250分钟。
本发明的发明人发现,当所述接触反应的反应时间低于本文所规定的下限值,或者高于本文所规定的上限值时,所获得的非茂金属催化剂的聚合活性有明显降低的倾向。因此,根据本发明,仅取该接触反应的60-360分钟(优选80-300分钟,更优选120-250分钟)时间段的反应产物作为所述接触产物。超出该时间段以外的其他反应产物则不包括在本发明接触产物的定义范围之内。
根据本发明,根据需要,为了促进反应的进行,所述接触反应可以在搅拌(比如搅拌转速为100-1000rpm)下进行。
根据本发明,在所述接触反应结束后,通过除去可能使用的任何溶剂,或者不除去溶剂,即获得所述接触产物(根据情况,含或不含溶剂)。虽然不必要,但作为所述除去溶剂的方式,比如可以举出旋转蒸发除溶剂法、真空除溶剂法等,但并不限于此。
根据本发明,所述非茂金属催化剂包含该接触产物作为必要组分;或者,根据本发明一个最简化的实施方式,所述接触产物即为所述非茂金属催化剂。根据需要,所述非茂金属催化剂还可以进一步包含其他组分,包括但不限于惰性稀释溶剂(比如前述的第五溶剂)和烯烃聚合领域常规使用的各种助催化剂(比如本说明书下文中例举的各种助催化剂)等。这些其他组分优选在所述接触产物制造结束的时刻与所述接触产物混合而作为组分包含在或引入到所述非茂金属催化剂中。这些其他组分此时的用量根据实际使用情况(比如稀释度要求或者目标烯烃聚合反应所需要的助催化剂总体用量)而定,并没有特别的限制。
根据本发明,所述非茂金属催化剂是均相催化剂,由此不包含载体。所谓“载体”,指的是被烯烃聚合领域视为载体或能够发挥载体或类似功能的任何组分,比如卤化镁或者多孔载体如硅胶。即,所述非茂金属催化剂不经过负载化,而呈现为游离或非负载状态。因此,本发明的非茂金属催化剂具有制造方法简单的特点。
本领域的技术人员已知的是,前述所有的方法步骤均优选在基本上无水无氧的条件下进行。这里所说的基本上无水无氧指的是体系中水的含量持续小于50ppm和氧的含量持续小于300ppm。而且,本发明的非茂金属催化剂在制造后如果需要贮存,则通常需要在密闭条件下在微正压惰性气体(比如氮气、氩气、氦气等)存在下贮存备用。
根据本发明,所述非茂金属催化剂在制造后优选立即作为烯烃聚合催化剂使用,比如用于烯烃聚合,尤其是链烯烃与环烯烃的共聚。在本申请说明书的上下文中,所谓“立即”,指的是所述非茂金属催化剂在制造完成之后,仅(临时)贮存300分钟或更短的时间、200分钟或更短的时间、150分钟或更短的时间、100分钟或更短的时间、 60分钟或更短的时间、40分钟或更短的时间、20分钟或更短的时间、 10分钟或更短的时间、5分钟或更短的时间、或者0分钟(不贮存),即被引入烯烃聚合反应体系中作为烯烃聚合催化剂发挥其预定功能,从而能够有效地避免其聚合活性因贮存(相当于延长了所述接触反应的反应时间)而降低。本发明非茂金属催化剂的贮存期限与现有技术非茂金属催化剂动辄几天甚至几个月的贮存期限相比而言非常短暂,因此可以被视为“立即”。
根据本发明,所述非茂金属催化剂可以以催化剂成品的方式提供,此时所述接触产物已经制造完成。由于所述接触产物如前所述的特性(贮存期限较短),所述非茂金属催化剂成品在制造完成或取得之后,如前所述,一般希望立即作为烯烃聚合催化剂使用而不便进一步贮存,因此存在使用不方便的缺点。鉴于此,根据本发明一个特别的实施方式,所述非茂金属催化剂以催化剂套件的方式提供,其中所述催化剂套件至少包括第一组分和第二组分,以及操作说明书。
根据本发明的该实施方式,所述第一组分包含所述铝氧烷,优选基本上由所述铝氧烷构成。所谓“基本上由铝氧烷构成”,指的是所述第一组分除了包含所述铝氧烷之外,还可以进一步包含根据需要使用的溶剂(比如前述的第五溶剂),由此使得所述铝氧烷呈现为方便使用者操作的溶液状态。
根据本发明的该实施方式,所述第二组分包含所述非茂金属配合物,优选基本上由所述非茂金属配合物构成。所谓“基本上由非茂金属配合物构成”,指的是所述第二组分除了包含所述非茂金属配合物之外,还可以进一步包含根据需要使用的溶剂(比如前述的第五溶剂),由此使得所述非茂金属配合物呈现为方便使用者操作的溶液状态。
根据本发明的该实施方式,所述第一组分与所述第二组分的用量比使得以Al计的所述铝氧烷与以金属元素M计的所述非茂金属配合物的摩尔比达到20-2000∶1,优选50-1500∶1,更优选100-1000∶1。
根据本发明的该实施方式,所述套件还可以根据需要进一步包含其他组分,这相应于所述非茂金属催化剂如前所述根据需要进一步可以包含的其他组分,其类型和用量从前文相应规定。
根据本发明的该实施方式,所述第一组分与所述第二组分(以及可能存在的其他组分)是彼此独立存在的,比如是彼此独立包装的,从而有效地避免了这些组分之间发生任何化学反应的可能性。因此,该催化剂套件可以长期贮存(比如象现有技术非茂金属催化剂那样,具有几天甚至几个月的贮存期限)而没有变质或失效之虞。
根据本发明的该实施方式,所述催化剂套件还进一步包括操作说明书。根据该操作说明书,明确了使所述第一组分和所述第二组分在即将使用(即,即将作为烯烃聚合催化剂使用,比如用于烯烃聚合,尤其是链烯烃与环烯烃的共聚)之前按照如前文所述的方式进行所述接触反应,比如仅仅简单地按照预先规定的比例混合所述第一组分和所述第二组分达如前所述规定的接触时间,由此制造所述非茂金属催化剂。当然,所述其他组分的引入方式也可以按照如前文所述的方式进行。
根据本发明的该实施方式,该催化剂套件的使用者在取得了该催化剂套件之后,只需要在即将使用(即,即将作为烯烃聚合催化剂使用,比如用于烯烃聚合,尤其是链烯烃与环烯烃的共聚)之前,才按照所述操作说明书的规定进行所述接触反应等,从而现场制造非茂金属催化剂。此时,所述制造的非茂金属催化剂具有最佳的性能表现,比如其聚合活性处于巅峰状态,可以随即投入聚合反应体系中作为烯烃聚合催化剂使用。因此,本发明该实施方式的优点是,在实现长的贮存期限的同时,确保催化剂的性能表现处于最佳状态。
根据本发明另一个特别的实施方式,所述非茂金属配合物和所述铝氧烷也可以以组合的方式提供,比如二者均来自于不同的来源,而不必然来自于同一个催化剂套件。鉴于此,本发明还涉及所述铝氧烷与所述非茂金属配合物的组合作为烯烃聚合催化剂的应用。根据该应用,使所述铝氧烷与所述非茂金属配合物如前所述进行接触反应,然后立即(如前所述)作为烯烃聚合催化剂使用,比如用于烯烃聚合,尤其是链烯烃与环烯烃的共聚。
根据本发明,相比于作为其他烯烃聚合催化剂的应用,所述非茂金属催化剂尤其适合作为链烯烃与环烯烃共聚用催化剂使用,并具有最佳的性能表现,尤其是最佳的聚合活性。鉴于此,本发明涉及一种链烯烃与环烯烃的共聚方法,包括以前述的非茂金属催化剂作为烯烃聚合催化剂,使链烯烃与环烯烃发生共聚反应的步骤。或者,鉴于本发明的非茂金属催化剂如前所述的特性(贮存期限较短),还可以将该非茂金属催化剂的制造方法与该共聚方法联合实施。鉴于此,本发明还涉及一种链烯烃与环烯烃的共聚方法,包括:使所述铝氧烷与所述非茂金属配合物如前所述进行所述接触反应,获得接触产物的步骤;和立即以所述接触产物作为烯烃聚合催化剂,使链烯烃与环烯烃发生共聚反应的步骤。
就本发明所涉及的这些共聚方法而言,除了以下特别指出的内容以外,其他未言明的内容(比如聚合用反应器、反应原料或催化剂等的进料方式等)可以直接适用本领域常规已知的那些,并没有特别的限制,在此省略其说明。
根据本发明,所述链烯烃指的是具有直链或支链状结构的烯烃,具体比如可以举出C2-10直链或支链状烯烃,其中优选C2-6直链或支链状烯烃或者C2-3链烯烃,更优选乙烯。
根据本发明,这些链烯烃可以单独使用,也可以两种或多种组合使用。
根据本发明,所述环烯烃指的是具有环上双键的烯烃,具体比如可以举出C3-20环烯烃。作为所述C3-20环烯烃,具体比如可以举出环丁烯、环戊烯、环戊二烯、环己烯、环己二烯、环庚烯、环庚二烯、环辛四烯等单环环烯烃,以及双环戊二烯、降冰片烯、降冰片二烯、和等螺环、桥环或稠环式双环或多环环烯烃。作为所述C3-20环烯烃,优选环戊烯、环戊二烯、双环戊二烯、降冰片烯或者四环十二烯。
根据本发明,所述C3-20环烯烃任选进一步被一个或多个(比如1 至5个、1至4个、1至3个、1至2个或者1个)C1-10直链或支链烃基在合适的位置处取代。作为所述C1-10直链或支链烃基,优选C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基,更优选C1-4直链或支链烷基或者C2-4直链或支链烯基,其中更优选甲基、乙基、乙烯基或者乙叉基。
根据本发明的一个实施方式,作为所述C3-20环烯烃,比如可以进一步举出下式(Y)所示的化合物。
根据本发明,在式(Y)中,基团Ra至基团Rh可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-10直链或支链烃基。作为所述C1-10直链或支链烃基,优选C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基。
根据本发明的一个实施方式,在式(Y)中,基团Ra至基团Rh 可以相同也可以不同,各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基和C2-4直链或支链烯基比如C2-3直链或支链烯基,其中更优选甲基、乙基、乙烯基或者乙叉基。
根据本发明,在式(Y)中,n为0至6的整数,优选0或1。
根据本发明,在式(Y)中,符号代表单键或者双键。
根据本发明的该实施方式,作为所述式(Y)所示的化合物,优选降冰片烯、乙叉降冰片烯、乙烯基降冰片烯、降冰片二烯、5-甲基降冰片烯、四环十二烯、三环十二烯、三环十一烯、五环十五烯、五环十六烯和8-乙基四环十二烯。
根据本发明,前述的环烯烃可以单独使用,也可以两种或多种组合使用。
根据本发明,在进行所述共聚反应时,所述环烯烃与所述链烯烃的用量比(摩尔比)一般为0.1-50∶1,优选0.2-40∶1。
根据本发明,对所述共聚方法的反应方式没有特别的限定,可以采用本领域公知的那些,比如可以举出溶液法、本体法等,其中优选溶液法。
根据本发明,所述共聚方法根据需要可以在溶剂的存在下进行。作为所述共聚用溶剂,可以举出本领域在进行链烯烃与环烯烃的共聚时常规使用的那些,用量也可以参考现有技术的常规用量,并没有特别的限定。具体举例而言,作为所述共聚用溶剂,比如可以举出C4-20烷烃、C6-30芳香烃、C3-30脂环烃、C1-20卤代烷烃、C3-20卤代脂环烃和 C6-30卤代芳香烃等,其中优选C4-12直链或支链烷烃、C3-12环烷烃、 C6-12芳烃、C1-12直链或支链卤代烷烃、C3-12卤代环烷烃和C6-12卤代芳烃,更优选C4-9直链或支链烷烃、C4-9环烷烃、C6-9芳烃、C1-8直链或支链卤代烷烃、C3-8卤代环烷烃和C6-9卤代芳烃,最优选戊烷、己烷、环己烷或者甲苯。这些共聚用溶剂可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,所述共聚方法根据需要还可以使用助催化剂。作为所述助催化剂,比如可以举出铝氧烷、烷基铝、烷基铝水解物或者卤代烷基铝,其中优选铝氧烷、烷基铝或者烷基铝水解物,更优选铝氧烷。
根据本发明,作为所述铝氧烷,比如可以举出前文针对所述接触反应而举出的铝氧烷。这些铝氧烷可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,作为所述烷基铝,比如可以举出如下式(D)所示的化合物:
Al(R)3 (D)
在该式(D)中,基团R彼此相同或不同,各自独立地选自C1-C8烷基,其中优选甲基、乙基和异丁基。
根据本发明,作为所述烷基铝,优选三甲基铝(Al(CH3)3)、三乙基铝(Al(CH2CH3)3)、三正丙基铝(Al(C3H7)3)、三异丁基铝 (Al(i-C4H9)3)、三正丁基铝(Al(C4H9)3)、三异戊基铝(Al(i-C5H11)3)、三正戊基铝(Al(C5H11)3)、三正己基铝(Al(C6H13)3)、三异己基铝 (Al(i-C6H13)3)、二乙基甲基铝(Al(CH3)(CH3CH2)2)和二甲基乙基铝(Al(CH3CH2)(CH3)2)等,更优选三甲基铝、三乙基铝、三正丙基铝和三异丁基铝,进一步优选三乙基铝和三异丁基铝,并且最优选三乙基铝。
根据本发明,这些烷基铝可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,作为所述烷基铝水解物,比如可以举出使前述的烷基铝与水反应后获得的水解产物。在该反应中,所述烷基铝与水的摩尔比一般为0.5-4∶1,优选1-3∶1。
根据本发明,这些烷基铝水解物可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,作为所述卤代烷基铝,比如可以举出下式(E)所示的化合物:
Al(R)nX3-n (E)
在该式(E)中,基团R彼此相同或不同,各自独立地选自C1-C8烷基,其中优选甲基、乙基和异丁基,最优选甲基;基团X为卤素,优选氯。n为1或2的整数。
根据本发明,作为所述卤代烷基铝,比如可以具体举出一氯二甲基铝(Al(CH3)2Cl)、二氯甲基铝(Al(CH3)Cl2))、一氯二乙基铝 (Al(CH3CH2)2Cl)、二氯乙基铝(Al(CH3CH2)Cl2)、一氯二丙基铝(Al(C3H7)2Cl)、二氯丙基铝(Al(C3H7)Cl2))、一氯二正丁基铝 (Al(C4H9)2Cl)、二氯正丁基铝(Al(C4H9)Cl2)、一氯二异丁基铝 (Al(i-C4H9)2Cl)、二氯异丁基铝(Al(i-C4H9)Cl2)、一氯二正戊基铝 (Al(C5H11)2Cl)、二氯正戊基铝(Al(C5H11)Cl2)、一氯二异戊基铝 (Al(i-C5H11)2Cl)、二氯异戊基铝(Al(i-C5H11)Cl2)、一氯二正己基铝(Al(C6H13)2Cl)、二氯正己基铝(Al(C6H13)Cl2)、一氯二异己基铝(Al(i-C6H13)2Cl)、二氯异己基铝(Al(i-C6H13)Cl2)、一氯甲基乙基铝(Al(CH3)(CH3CH2)Cl)、一氯甲基丙基铝(Al(CH3)(C3H7)Cl)、一氯甲基正丁基铝(Al(CH3)(C4H9)Cl)、一氯甲基异丁基铝(Al(CH3) (i-C4H9)Cl)、一氯乙基丙基铝(Al(CH2CH3)(C3H7)Cl)、一氯乙基正丁基铝(AlCH2CH3)(C4H9)Cl)和一氯甲基异丁基铝(AlCH2CH3)(i-C4H9)Cl)等,其中优选一氯二乙基铝、二氯乙基铝、一氯二正丁基铝、二氯正丁基铝、一氯二异丁基铝、二氯异丁基铝、一氯二正己基铝、二氯正己基铝,进一步优选氯二乙基铝、二氯乙基铝和一氯二正己基铝,并且最优选一氯二乙基铝。
根据本发明,这些卤代烷基铝可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
根据本发明,所述助催化剂可以单独使用一种,也可以根据需要以任意的比例组合使用多种,并没有特别的限制。
根据本发明,作为所述助催化剂的用量,比如使得以Al计的所述助催化剂与以金属元素M计的所述非茂金属催化剂的摩尔比一般达到30-1000∶1,优选50-500∶1,但有时并不限于此。
根据本发明,在相同的聚合反应条件下,与非茂金属配合物和铝氧烷单纯合并使用的情况相比,本发明的非茂金属催化剂(使用相同类型和用量的非茂金属配合物和铝氧烷制造)显示出提高的聚合活性。该聚合活性的提高幅度一般为30%左右,最高可达50%以上。并且通过本发明的非茂金属催化剂制造的链烯烃-环烯烃共聚物在 49.14±0.30ppm处观测到强峰。并且在得到的链烯烃-环烯烃共聚物中二单元组的含量显著增加。该链烯烃-环烯烃共聚物表现出优异的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率。所谓“单纯合并使用”,指的是将相同类型和用量的非茂金属配合物和铝氧烷直接加入该聚合反应体系中,而不预先进行本发明前述规定的接触反应。
根据本发明,所述共聚方法的反应压力(总压)一般为0.1-5.0MPa,优选0.1-2.5MPa,更优选0.1-2.0MPa,但有时并不限于此。
根据本发明,所述共聚方法的反应温度一般为0-120℃,优选 0-100℃,更优选30-90℃,但有时并不限于此。
根据本发明,所述共聚方法可以在有氢气存在的条件下进行,也可以在没有氢气存在的条件下进行。在氢气存在的情况下,氢气的分压可以是前述反应压力的0.01-99%,优选0.01-50%,但有时并不限于此。
根据本发明,所述共聚方法可以在有惰性气体存在的条件下进行,也可以在没有惰性气体存在的条件下进行。在惰性气体存在的情况下,惰性气体的分压可以是前述反应压力的0.01-99%,优选 0.01-50%,但有时并不限于此。作为所述惰性气体,比如可以举出氮气、氦气或者氩气等。这些惰性气体可以单独使用一种,也可以根据需要以任意的比例组合使用多种。
本发明还涉及一种聚合物组合物,其至少包含本发明的链烯烃- 环烯烃共聚物。
在本发明中的聚合物组合物中,还可以在不损害本发明目的的范围内,根据需要进一步添加本领域公知的其他的添加剂,例如加工热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、着色剂、抗静电剂、阻燃剂、拒水剂、防水剂、亲水性赋予剂、导电性赋予剂、导热性赋予剂、电磁屏蔽性赋予剂、透光性调节剂、荧光剂、滑动性赋予剂、透明性赋予剂、抗结块剂、金属减活剂、抗菌剂、填料等,但不限于此。
本发明还涉及链烯烃-环烯烃共聚物用于制造所述聚合物组合物的应用。
在制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具时,可以根据需要采用本领域常用的技术,例如,可以举出挤出成型、注射成型、压延成型、吹塑成型和热成型等成型方法,但不限于此。由此,通过这些成型方法,利用本发明的链烯烃-环烯烃共聚物或者本发明的聚合物组合物来制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具。
因此,本发明还涉及链烯烃-环烯烃共聚物在制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具中的应用。本发明还涉及所述聚合物组合物在制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具中的应用。
实施例
以下采用实施例进一步详细地说明本发明,但本发明并不限于这些实施例。
实施例和比较例中的各物性的测定或评价如以下进行。
1.以二单元组形式存在的结构单元B的含量
共聚物中结构单元B的含量通过13C-NMR测量。
在以下的实施例中,使用乙烯作为链烯烃,使用降冰片烯作为环烯烃。对于所得到的乙烯-降冰片烯共聚物,参照图1,以二单元组形式存在的结构单元B的含量计算如下。
其中,XN(全部)表示所有衍生自降冰片烯的结构单元在共聚物中的含量,XN(二连续NN中的N)表示以二单元组形式存在的衍生自降冰片烯的结构单元的含量,X(单独N)表示独立存在的衍生自降冰片烯的结构单元的含量。
2.共聚物的重均分子量和分子量分布
重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)利用凝胶渗透色谱(GPC)法在以下条件(1)~(8)之下进行测定,以确定分子量分布(Mw/Mn)。
(i)设备:Waters 150C,由Water公司制造,
(ii)分离柱:TOSOH TSK gel GMH6-HT
(iii)测定温度:135℃
(iv)载体液体:邻-二氯苯
(v)流率:1.0mL/min
(vi)注入体积:500μL
(vii)检测器:差示折光仪
(viii)分子量用标准物质:标准聚苯乙烯
3.共聚物的拉伸强度的测定
参照标准ISO 527-2/1A
4.共聚物的断裂伸长率的测定
参照标准ISO 527-2/1A
5.共聚物的玻璃化转变温度的测定
共聚物的玻璃化转变温度Tg采用DSC测量。具体测量方法如下:测试的样品量为10mg。样品首先以10℃/min的速率由30℃加热到 200℃,停留3min,再以10℃/min的速率降至30℃,停留3min,然后以10℃/min的速率升至200℃。使用第二次升温曲线进行分析。
制造实施例1
在一个干燥的500ml三口烧瓶中依次加入2-氨基苯甲硫醚 (0.2mol)、无水乙醇(160ml)、3,5-二叔丁基水杨醛(0.2mol)、乙酸(0.3ml),升温至回流温度后反应2hr,降温至室温,过滤,用无水乙醇洗涤三次,真空干燥,得到2-氨基苯甲硫醚缩3,5-二叔丁基水杨醛49.7g,称为配体L1。元素分析:C 74.57%(理论值74.32%); H 8.35%(理论值8.22%);N4.07%(理论值3.94%)。1H核磁δ=13.4 (OH),8.6(CHN),7.5-7.1(Ar-H),3.25(SCH3),1.45(C(CH3)3),1.35 (C(CH3)3)
制造实施例2
在一个干燥的500ml三口烧瓶中依次加入2-氨基苯甲硫醚 (0.2mol)、无水乙醇(160ml)、3,5-二叔丁基水杨醛(0.2mol)、乙酸(0.3ml),升温至回流温度后反应2hr,降温至室温,过滤,用无水乙醇洗涤三次,真空干燥,得到2-氨基苯甲硫醚缩3,5-二叔丁基水杨醛49.7g。
向2-氨基苯甲硫醚缩3,5-二叔丁基水杨醛(0.1mol)的甲苯溶液中缓慢加入氢化铝锂(0.2mol)的乙醚溶液,加入完成后继续搅拌反应30分钟,通过向反应液中加入冰水终止反应。柱层析提纯得到下式所示的化合物,称为配体L2。元素分析:C 73.67%(理论值73.90%); H 8.71%(理论值8.74%);N 4.08%(理论值3.92%)。1H核磁δ=13.3 (OH),8.6(CHN),7.5-7.1(Ar-H),5.0(NH),3.3(SCH3),1.45(C(CH3)3), 1.3(C(CH3)3)
制造买施例3
在20℃条件下,在一个250ml三口烧瓶中将含有0.025mol配体 L1的54ml甲苯溶液滴加入含有0.031molTiCl4的6ml甲苯中,滴加完毕后继续在室温下搅拌反应12小时,过滤,滤液抽真空干燥,得到粗产品,以二氯甲烷/己烷重结晶得到下式所示的化合物,称为非茂金属配合物C1。元素分析:C 52.11%(理论值51.84%);H 5.63%(理论值5.54%);N2.98%(理论值2.75%)。1H核磁δ=8.79(CHN),7.83-7.40 (Ar-H),3.08(SCH3),1.57(C(CH3)3),1.35(C(CH3)3)
制造买施例4
在20℃条件下,在一个250ml三口烧瓶中将含有0.025mol配体 L2的54ml甲苯溶液滴加入含有0.031molTiCl4的6ml甲苯中,滴加完毕后继续在室温下搅拌反应12小时,过滤,滤液抽真空干燥,得到粗产品,以二氯甲烷/己烷重结晶得到下式所示的化合物,称为非茂金属配合物C2。元素分析:C52.02%(理论值51.63%);H 8.71%(理论值8.59%);N 2.68%(理论值2.74%)。1H核磁δ=8.85(CH2N), 7.82-7.40(Ar-H),4.95(NH),3.09(SCH3),1.55(C(CH3)3),1.30(C(CH3)3)
制造买施例5
在-20℃条件下,在一个250ml三口烧瓶中将含有0.01mol配体 L2的150mlTHF溶液滴加入0.02mmolKH和30mlTHF的混合液中,搅拌反应至恢复至室温,继续搅拌2hr,真空除去溶剂,加入40ml甲苯,室温下将此液体滴加至含有0.011molTiCl4的40ml甲苯中,滴加完毕后继续在室温下搅拌反应12小时,过滤,滤液抽真空干燥,得到粗产品,以二氯甲烷/己烷重结晶得到下式所示的化合物,称为非茂金属配合物C3。元素分析:C55.58%(理论值55.59%);H 6.31%(理论值6.15%);N 2.87%(理论值2.95%)。1H核磁δ=8.93(CH2N),7.82-7.40(Ar-H),3.13(SCH3),1.50(C(CH3)3),1.30(C(CH3)3)
在以下的全部实施例中,总体Al/Ti摩尔比均为1500。所谓“总体 Al/Ti摩尔比”,指的是以Al计的铝氧烷(如果使用的话,其特定地用于进行接触反应)和以Al计的助催化剂的摩尔数之和与以金属元素 M计的非茂金属配合物的摩尔数的比值。
实施例1
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的1000ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(379ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(1.8mmol)、降冰片烯(0.123mol),最后加入上述放置了 210min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.16ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例2
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间140min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的1000ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(362ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(3.6mmol)、降冰片烯(0.191mol),最后加入上述放置了 140min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.27ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例3
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(362ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(3.6mmol)、降冰片烯(0.0191mol),最后加入上述放置了210min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.00ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例4
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(353ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(8.1mmol)、降冰片烯(0.308mol),最后加入上述放置了 210min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.02ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例5
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间100min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(309ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(1.8mmol)、降冰片烯(0.462mol),最后加入上述放置了 45min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在48.98ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例6
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间140min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(309ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(1.8mmol)、降冰片烯(0.462mol),最后加入上述放置了 140min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在48.98ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例7
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(309ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(1.8mmol)、降冰片烯(0.462mol),最后加入上述放置了 210min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在48.98ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例8
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(300ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(8.1mmol)、降冰片烯(0.498mol),最后加入上述放置了 210min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.25ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例9
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(265ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(8.1mmol)、降冰片烯(0.616mol),最后加入上述放置了 210min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.14ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例10
取48μmol制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(255ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(8.1mmol)、降冰片烯(0.645mol),最后加入上述放置了 210min的含有48μmol非茂金属配合物C1的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.13ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例11
取48μmol制造实施例6中制造的的非茂金属配合物C2,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(353ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(8.1mmol)、降冰片烯(0.308mol),最后加入上述放置了 210min的含有48μmol非茂金属配合物C2的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.22ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
实施例12
取48μmol制造实施例7中制造的的非茂金属配合物C3,用24ml 甲苯溶解,在室温下且有搅拌情况下缓慢加入36mmol甲基铝氧烷,加入完毕后放置该混合液规定的接触时间210min。
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的250ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(353ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(8.1mmol)、降冰片烯(0.308mol),最后加入上述放置了 210min的含有48μmol非茂金属配合物C3的甲苯溶液,保持一定的搅拌速度,反应15分钟后,用含5%盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.02ppm处观测到强峰。各测试结果见表1。
比较例1
测试Topas8007(乙烯降冰片烯共聚物,Topas先进聚合物公司生产)的性能,结果见表1。
比较例2
测试Topas6013(乙烯降冰片烯共聚物,Topas先进聚合物公司公司生产)的性能,结果见表1。
比较例3
除了将应用实施例5中的非茂金属配合物C1替换为茂金属催化剂rac-Me2Si(2-Me-B-[e]-Ind)2ZrCl2(简称M1)催化剂之外,与实施例7同样地,制备乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在 49.14ppm处观测到极弱峰。其测试结果见表1。
比较例4
在0.1MPa的乙烯气氛下,在70℃油浴中,在一个经抽烤的1000ml 烧瓶中依次加入脱水精制甲苯(309ml)、甲基铝氧烷(36mmol)、三乙基铝(1.8mmol)、降冰片烯(0.462mol),最后加入24ml在制造实施例4中制造的非茂金属配合物C1的甲苯溶液(含48μmol配合物),在搅拌下进行共聚反应。共聚反应共进行30分钟后,用含5 %盐酸的乙醇中止反应,聚合物经过滤、洗涤后,在50℃真空干燥至恒重得到乙烯-降冰片烯共聚物。在13C-NMR图谱中,在49.14ppm 处观测到弱峰。测试结果见表1。
表1
1)X(单独N):独立存在的衍生自降冰片烯的结构单元的含量
2)XN(二连续NN中的N):以二单元组形式存在的衍生自降冰片烯的结构单元的含量
以上虽然已结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的说明,但是需要指出的是,本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制,而是由附录的权利要求书来确定。本领域技术人员可在不脱离本发明的技术思想和主旨的范围内对这些实施方式进行适当的变更,而这些变更后的实施方式显然也包括在本发明的保护范围之内。
产业实用性
本发明可以得到一种链烯烃-环烯烃共聚物。在玻璃化温度相近的情况下,本发明制备的共聚物在拉伸应力、断裂伸长率、冲击强度、硬度、脱模性能等方面都表现出了良好的性能。
Claims (20)
1.一种链烯烃-环烯烃共聚物,其包括衍生自链烯烃的结构单元A和衍生自环烯烃的结构单元B,其中,以所述结构单元A和所述结构单元B的总含量为100mol%计,所述结构单元B的含量为30mol%-66mol%,在全部结构单元B中,20mol%-70mol%的结构单元B以二单元组的形式存在,
所述链烯烃是选自C2-6链烯烃中的一种或多种,所述环烯烃是选自任选被一个或多个C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基取代的C3-20环烯烃中的一种或多种,
其中,所述共聚物通过以下步骤制备:
使铝氧烷与选自下式(I)、下式(II)和下式(I-1)所示的至少一种非茂金属配合物接触80-300分钟,获得接触产物,所述铝氧烷选自甲基铝氧烷、修饰的甲基铝氧烷、乙基铝氧烷、异丁基铝氧烷和正丁基铝氧烷中的一种或多种,和
立即以所述接触产物作为烯烃聚合催化剂,使链烯烃与环烯烃发生共聚反应,由此制备所述共聚物,
前述各式中,基团R1至基团R4、基团R7和基团R9可以相同也可以不同,各自独立地选自氢和C1-4直链或支链烷基;基团Y是O或S;基团A是S或O;基团R5是C1-6直链或支链烷基;基团R6和基团R8可以相同或不同,各自独立地选自C3-6直链或支链烷基;基团R10是氢或C1-6直链或支链烷基;基团M选自第IVB族金属元素;基团X为卤素;符号---代表配位键。
2.根据权利要求1所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,在利用TMS为基准的共聚物13C-NMR谱中,在49.14±0.30ppm处观测到强峰。
3.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,所述链烯烃是乙烯。
4.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,所述环烯烃是选自任选被一个或多个C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基取代的环戊烯、任选被一个或多个C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基取代的环戊二烯、任选被一个或多个C1-10直链或支链烷基或者C2-10直链或支链烯基取代的双环戊二烯中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,所述环烯烃是选自降冰片烯、乙叉降冰片烯、乙烯基降冰片烯、降冰片二烯、5-甲基降冰片烯、四环十二烯、三环十二烯、三环十一烯、五环十五烯、五环十六烯和8-乙基四环十二烯中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其重均分子量为1万-20万,分子量分布(Mw/Mn)在1.2-3.5。
7.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,所述结构单元B的含量为51mol%-64mol%。
8.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,在全部结构单元B中,40mol%-60mol%的结构单元B以二单元组的形式存在。
9.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,铝氧烷选自甲基铝氧烷和修饰的甲基铝氧烷中的一种或多种。
10.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,接触时间为120-250分钟。
11.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,R5是甲基。
12.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,基团R6和基团R8可以相同或不同,各自独立地为异丙基或者叔丁基。
13.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,基团M为Ti。
14.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其中,基团X为氯。
15.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其重均分子量为2万-13万。
16.根据权利要求1或2所述的链烯烃-环烯烃共聚物,其分子量分布(Mw/Mn)在1.3-2.5。
17.聚合物组合物,其包含权利要求1-16任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物。
18.权利要求1-16任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物用于制造聚合物组合物的应用。
19.权利要求1-16任一项所述的链烯烃-环烯烃共聚物在制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具中的应用。
20.权利要求17所述的聚合物组合物在制造光学部件、包装材料、电子部件、医疗器具中的应用。
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