CN114989339A - 一种提高tpx聚合物规整度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种提高TPX聚合物规整度的方法,属于高分子材料技术领域,方法包括:把烯烃、催化剂和4‑甲基‑1‑戊烯混合于溶剂,后进行反应,得到TPX聚合物;其中,所述催化剂为阳离子单甲基锆乙酰胺;通过采用阳离子单甲基锆乙酰胺为催化剂催化(4‑甲基‑1‑戊烯)和戊烯共聚,能够得到高规整度的聚合物,提高了聚合物材料的性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,特别涉及一种提高TPX聚合物规整度的方法。
背景技术
TPX聚合物(聚(4-甲基-1-戊烯)的聚合物)是一种极具应用潜力的新型聚烯烃材料,除了具有普通聚烯烃材料的优良特性,其耐高温性能、电学性能、光学性能以及力学性能等综合性能优势是其他材料不可比拟的。近十年来,聚(4-甲基-1-戊烯)的聚合物的合成越来越受到关注,该作为一种UV透明材料在分离型材料,高端医疗材料以及电子材料领域有着广泛的应用,TPX聚合物的规整度和结晶度对聚合物的性能有着重要影响。
但是由于4-甲基-1-戊烯的特殊结构以及活性等问题很难进行聚合得到高分子聚合物,目前聚(4-甲基-1-戊烯)通常用催化剂催化聚合得到,包括:齐格勒-纳塔催化剂,茂金属催化剂和后过渡金属催化剂,但是目前的催化剂合成的聚(4-甲基-1-戊烯)的规整度很低,影响材料的性能。
聚4-甲基-1-戊烯是一种半结晶高聚物,具有优异的物理化学性能。作为一种具有商业潜力的新型聚烯烃材料,其应用与结晶性研究是密不可分的。由于聚4-甲基-1-戊烯大分子链的结构特性,合成的聚(4-甲基-1-戊烯)的规整度很低,为了提高聚合物的规整度和结晶度,对与产品的应用来讲,非常有必要。
发明内容
本申请的目的在于提供一种提高TPX聚合物规整度的方法,以解决目前TPX聚合物规整度较低的问题。
本发明实施例提供了一种提高TPX聚合物规整度的方法,所述方法包括:
把烯烃、催化剂和4-甲基-1-戊烯混合于溶剂,后进行反应,得到TPX聚合物;
其中,所述催化剂为阳离子单甲基锆乙酰胺。
可选的,所述4-甲基-1-戊烯、烯烃和催化剂的摩尔比为0.9-1:1-1.2:0.05-0.15。
可选的,所述烯烃包括戊烯。
可选的,所述溶剂包括二氯甲烷、苯和甲苯中至少一种。
可选的,所述把烯烃、催化剂和4-甲基-1-戊烯混合于溶剂,后进行反应,得到待反应混合物,具体包括:
去除聚合反应容器中的水蒸气和氧气;
把烯烃通入去除了水蒸气和氧气的所述聚合反应容器中;
把溶剂加入通入了烯烃的所述聚合反应容器中,后加入催化剂;
把4-甲基-1-戊烯加入所述聚合反应容器,以与烯烃进行反应,得到TPX聚合物。
可选的,所述烯烃的通入次数为2次,且每次所述烯烃的通入时间为10-30min。
可选的,所述4-甲基-1-戊烯的制备方法包括:
对第一反应物进行研磨,直至达到目标粒度后溶于正己烷待用;
把溶于正己烷的所述第一反应物加入单体反应容器,后去除所述单体反应容器中的空气和正己烷;
把丙烯加入单体反应容器,以与所述第一反应物进行反应,得到4-甲基-1-戊烯;
其中,所述第一反应物包括K2O和/或Al2O3。
可选的,所述目标粒度为300-500μm。
可选的,所述单体反应容器中正己烷的去除采用加热去除,所述加热去除的温度为40-60℃。
可选的,所述与所述第一反应物进行反应的温度为100-150℃。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本发明实施例提供的提高TPX聚合物规整度的方法,通过采用阳离子单甲基锆乙酰胺为催化剂催化(4-甲基-1-戊烯)和戊烯共聚,能够得到高规整度的聚合物,提高了聚合物材料的性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的催化剂的结构式。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例,具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明,而非限制本发明。
在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题,总体思路如下:
申请人在发明过程中发现:目前合成TPX聚合物的方法主要是催化剂催化聚合,包括:齐格勒-纳塔催化剂,茂金属催化剂和后过渡金属催化剂,但是很难合成高规整度的TPX聚合物,同时TPX的透明度对产品的性能有很大的影响,而通过提高原材料的纯度和使用高效催化剂能够提高规整度和降低成本,具体的,通过高纯度的4-甲基-1-戊烯为原材料,高纯度的4-甲基-1-戊烯共聚使用阳离子单甲基锆乙酰胺为催化剂能够高规整度的TPX聚合物。
根据本发明一种典型的实施方式,提供了一种提高TPX聚合物规整度的方法,所述方法包括:
S1.制备高纯度4-甲基-1-戊烯;
在一些实施例中,所述4-甲基-1-戊烯的制备方法包括:
对第一反应物进行研磨,直至达到目标粒度后溶于正己烷待用;
把溶于正己烷的所述第一反应物加入单体反应容器,后去除所述单体反应容器中的空气和正己烷;
把丙烯加入单体反应容器,以与所述第一反应物进行反应,得到4-甲基-1-戊烯;
其中,所述第一反应物包括K2O和/或Al2O3。
本实施例中,所述目标粒度为300-500μm,优选的,目标粒度为300-400μm;所述单体反应容器中正己烷的去除采用加热去除,所述加热去除的温度为40-60℃,优选的,加热去除的温度为50℃,所述与所述第一反应物进行反应的温度为100-150℃,优选的,与所述第一反应物进行反应的温度为130℃。
具体而言,本实施例中,把K2O/Al2O3进行碾磨,把K2O/Al2O3的尺寸碾磨至300um,溶于正己烷待用;将K2O/Al2O3加入到连续固定床反应器中,通入氮气以除去连续固定床反应器中的空气。反应器的温度升高,除去正己烷,然后通过传输泵将丙烯加入反应器中,将反应器温度调至130摄氏度进行反应得到产物,产物进过冷却槽冷却,得到高纯度的4-甲基-1-戊烯。
S2.把烯烃、催化剂和4-甲基-1-戊烯混合于溶剂,后进行反应,得到TPX聚合物;其中,所述催化剂为阳离子单甲基锆乙酰胺。
阳离子单甲基锆乙酰胺的化学式为(η5-C5Me5)ZrMe[PhCH2NC(Me)N-tert-Bu],其结构式如图2所示。
在一些实施例中,所述4-甲基-1-戊烯、烯烃和催化剂的摩尔比为0.9-1:1-1.2:0.05-0.15。更优化的,4-甲基-1-戊烯、烯烃和催化剂的摩尔比为1:1.1:0.1.
本实施例中,所述烯烃采用戊烯,溶剂包括二氯甲烷、苯和甲苯中至少一种。
在一些实施例中,所述把烯烃、催化剂和4-甲基-1-戊烯混合于溶剂,后进行反应,得到待反应混合物,具体包括:
去除聚合反应容器中的水蒸气和氧气;
把烯烃通入去除了水蒸气和氧气的所述聚合反应容器中;
把溶剂加入通入了烯烃的所述聚合反应容器中,后加入催化剂;
把4-甲基-1-戊烯加入所述聚合反应容器,以与烯烃进行反应,得到TPX聚合物。
在一些实施例中,所述烯烃的通入次数为2次,且每次所述烯烃的通入时间为10-30min。
具体而言,本实施例中,高温烤反应釜,除去水蒸气,然后将反应反应釜内充满氮气,在无氧气的环境下反应;然后在反应釜内通入戊烯2次,每次10min;然后在反应瓶内加入适量的苯溶液;然后加入阳离子单甲基锆乙酰胺催化剂,最后将4-甲基-1-戊烯加入反应瓶在30摄氏度下反应4h,在正己烷内沉淀得到聚(4-甲基-1-戊烯)和戊烯的复合聚合物,将复合聚合物用乙醇洗涤三次,在60℃真空干燥箱中烘干至恒重。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的提高TPX聚合物规整度的方法进行详细说明。
实施例1
一种提高TPX聚合物规整度的方法,方法包括:
(1)4-甲基-1-戊烯单体的合成
1g K2O/5g Al2O3进行碾磨,K2O/Al2O的尺寸碾磨至300um,溶于20ml正己烷待用。将K2O/Al2O溶液加入到连续固定床反应器中,通入氮气以除去连续固定床反应器中的空气。反应器的温度升高50℃,除去正己烷,然后通过传输泵将丙烯加入反应器中,将反应器温度调至130摄氏度进行反应得到产物,产物进过冷却槽冷却,得到高纯度的4-甲基-1-戊烯。
(2)高规整度聚4-甲基-1-戊烯的合成
高温烤反应釜,除去水蒸气,然后将反应反应釜内充满氮气,在无氧气的环境下反应。在反应釜内通入戊烯2次,每次10min,在反应瓶内加入20ml的苯溶液,加入0.1g阳离子单甲基锆乙酰胺催化剂,在30摄氏度下反应4h,在正己烷内沉淀得到聚(4-甲基-1-戊烯)和聚戊烯的复合聚合物,将复合聚合物用乙醇洗涤三次,在60℃真空干燥箱中烘干至恒重。
实施例2
一种提高TPX聚合物规整度的方法,方法包括:
(1)4-甲基-1-戊烯单体的合成
1g K2O/5g Al2O3进行碾磨,把K2O/Al2O的尺寸碾磨至300um,溶于20ml正己烷待用。将K2O/Al2O溶液加入到连续固定床反应器中,通入氮气以除去连续固定床反应器中的空气。反应器的温度升高50℃,除去正己烷,然后通过传输泵将丙烯加入反应器中,将反应器温度调至130摄氏度进行反应得到产物,产物进过冷却槽冷却,得到高纯度的4-甲基-1-戊烯。
(2)高规整度聚4-甲基-1-戊烯的合成
高温烤反应釜,除去水蒸气,然后将反应反应釜内充满氮气,在无氧气的环境下反应。在反应釜内通入戊烯2次,每次10min,在反应瓶内加入20ml的苯溶液,加入0.1g阳离子单甲基锆乙酰胺催化剂,在30摄氏度下反应4h,在正己烷内沉淀得到聚(4-甲基-1-戊烯)和聚戊烯的复合聚合物,将复合聚合物用乙醇洗涤三次,在60℃真空干燥箱中烘干至恒重。
实施例3
一种提高TPX聚合物规整度的方法,方法包括:
(1)4-甲基-1-戊烯单体的合成
2g K2O/8g Al2O3进行碾磨,把K2O/Al2O的尺寸碾磨至300um,溶于30ml正己烷待用。将K2O/Al2O溶液加入到连续固定床反应器中,通入氮气以除去连续固定床反应器中的空气。反应器的温度升高50℃,除去正己烷,然后通过传输泵将丙烯加入反应器中,将反应器温度调至135摄氏度进行反应得到产物,产物进过冷却槽冷却,得到高纯度的4-甲基-1-戊烯。
(2)高规整度聚4-甲基-1-戊烯的合成
高温烤反应釜,除去水蒸气,然后将反应反应釜内充满氮气,在无氧气的环境下反应。在反应釜内通入戊烯2次,每次10min,在反应瓶内加入20ml的苯溶液,加入0.2g阳离子单甲基锆乙酰胺催化剂,在30摄氏度下反应4h,在正己烷内沉淀得到聚(4-甲基-1-戊烯)和聚戊烯的复合聚合物,将复合聚合物用乙醇洗涤三次,在60℃真空干燥箱中烘干至恒重。
实施例4
一种提高TPX聚合物规整度的方法,方法包括:
(1)4-甲基-1-戊烯单体的合成
2g K2O/5g Al2O进行碾磨,把K2O/Al2O的尺寸碾磨至330um,溶于20ml正己烷待用。将K2O/Al2O溶液加入到连续固定床反应器中,通入氮气以除去连续固定床反应器中的空气。反应器的温度升高45℃,除去正己烷,然后通过传输泵将丙烯加入反应器中,将反应器温度调至130摄氏度进行反应得到产物,产物进过冷却槽冷却,得到高纯度的4-甲基-1-戊烯。
(2)高规整度聚4-甲基-1-戊烯的合成
高温烤反应釜,除去水蒸气,然后将反应反应釜内充满氮气,在无氧气的环境下反应。在反应釜内通入戊烯2次,每次10min,在反应瓶内加入20ml的苯溶液,加入0.16g阳离子单甲基锆乙酰胺催化剂,在30摄氏度下反应4h,在正己烷内沉淀得到聚(4-甲基-1-戊烯)和聚戊烯的复合聚合物,将复合聚合物用乙醇洗涤三次,在60℃真空干燥箱中烘干至恒重。
实施例5
一种提高TPX聚合物规整度的方法,方法包括:
(1)4-甲基-1-戊烯单体的合成
1g K2O/10g Al2O进行碾磨,把K2O/Al2O的尺寸碾磨至300um,溶于30ml正己烷待用。将K2O/Al2O溶液加入到连续固定床反应器中,通入氮气以除去连续固定床反应器中的空气。反应器的温度升高54℃,除去正己烷,然后通过传输泵将丙烯加入反应器中,将反应器温度调至136摄氏度进行反应得到产物,产物进过冷却槽冷却,得到高纯度的4-甲基-1-戊烯。
(2)高规整度聚4-甲基-1-戊烯的合成
高温烤反应釜,除去水蒸气,然后将反应反应釜内充满氮气,在无氧气的环境下反应。在反应釜内通入戊烯2次,每次10min,在反应瓶内加入20ml的苯溶液,加入0.28g阳离子单甲基锆乙酰胺催化剂,在30摄氏度下反应4h,在正己烷内沉淀得到聚(4-甲基-1-戊烯)和聚戊烯的复合聚合物,将复合聚合物用乙醇洗涤三次,在60℃真空干燥箱中烘干至恒重。
实验例
将实施例1-5和对比例1-6制备TPX聚合物材料性能进行分析,结果如下表所示。
数均分子量 | 分子量分布 | 结晶度(%) | |
实施例1 | 14101g mol<sup>-1</sup> | 1.29 | 57.7 |
实施例2 | 12105g mol<sup>-1</sup> | 1.30 | 58.7 |
实施例3 | 13312g mol<sup>-1</sup> | 1.28 | 59.1 |
实施例4 | 15434g mol<sup>-1</sup> | 1.33 | 58.8 |
实施例5 | 14714g mol<sup>-1</sup> | 1.34 | 59.1 |
由上表可得,采用本申请实施例提供的方法制得的聚(4-甲基-1-戊烯)-戊烯复合物的分子量很高,同时结晶度均在50%以上,说聚合物的规整度也很高。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少还具有如下技术效果或优点:
本发明实施例提供的方法通过制备高纯度的4-甲基-1-戊烯和采用阳离子单甲基锆乙酰胺为催化剂,能够得到高规整度的TPX聚合物,也减少了催化剂的用量,具有一定的经济效益,同时该催化剂催化(4-甲基-1-戊烯)和戊烯共聚得到了高规整度的聚合物,提高了聚合物材料的性能,如透明度和力学性能。
最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述方法包括:
把烯烃、催化剂和4-甲基-1-戊烯混合于溶剂,后进行反应,得到TPX聚合物;
其中,所述催化剂为阳离子单甲基锆乙酰胺。
2.根据权利要求1所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述4-甲基-1-戊烯、烯烃和催化剂的摩尔比为0.9-1:1-1.2:0.05-0.15。
3.根据权利要求1所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述烯烃包括戊烯。
4.根据权利要求1所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述溶剂包括二氯甲烷、苯和甲苯中至少一种。
5.根据权利要求1所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述把烯烃、催化剂和4-甲基-1-戊烯混合于溶剂,后进行反应,得到待反应混合物,具体包括:
去除聚合反应容器中的水蒸气和氧气;
把烯烃通入去除了水蒸气和氧气的所述聚合反应容器中;
把溶剂加入通入了烯烃的所述聚合反应容器中,后加入催化剂;
把4-甲基-1-戊烯加入所述聚合反应容器,以与烯烃进行反应,得到TPX聚合物。
6.根据权利要求5所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述烯烃的通入次数为2次,且每次所述烯烃的通入时间为10-30min。
7.根据权利要求1所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述4-甲基-1-戊烯的制备方法包括:
对第一反应物进行研磨,直至达到目标粒度后溶于正己烷待用;
把溶于正己烷的所述第一反应物加入单体反应容器,后去除所述单体反应容器中的空气和正己烷;
把丙烯加入单体反应容器,以与所述第一反应物进行反应,得到4-甲基-1-戊烯;
其中,所述第一反应物包括K2O和/或Al2O3。
8.根据权利要求7所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述目标粒度为300-500μm。
9.根据权利要求7所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述单体反应容器中正己烷的去除采用加热去除,所述加热去除的温度为40-60℃。
10.根据权利要求7所述的提高TPX聚合物规整度的方法,其特征在于,所述与所述第一反应物进行反应的温度为100-150℃。
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DENIS A. KISSOUNKO等: "Structure/activity relationships for the living Ziegler /Natta polymerization of 1-hexene by the series of cationic monocyclopentadienyl zirconium acetamidinate complexes, [(h5-C5Me5)ZrMe{N(CH2R)C(Me)N(t-Bu)}][B(C6F5)4] (R /Me, i-Pr, t-Bu, Ph, 2-ClC6H4, 3-MeC6H4 and 2,4,6-Me3C6H2)", 《INORGANICA CHIMICA ACTA》, vol. 345, pages 121 - 129 * |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN116120492A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-05-16 | 浙江大学衢州研究院 | 一种4-甲基-1-戊烯聚合物及其制备方法 |
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