催化剂组合物和使用该催化剂组合物制备聚异丁烯的方法技术

本发明专利技术涉及一种包含氧鎓离子类催化剂和添加剂的催化剂组合物、以及使用该催化剂组合物制备聚异丁烯的方法。物制备聚异丁烯的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂组合物和使用该催化剂组合物制备聚异丁烯的方法


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求基于2019年12月6日提交的韩国专利申请No.2019
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0162054和于2019年12月6日提交的韩国专利申请No.2019
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0162055的优先权的权益。它们的全部内容通过引用并入本说明书中。
[0003]

[0004]本专利技术涉及一种包含氧鎓离子类催化剂和腈类添加剂的催化剂组合物、以及使用该催化剂组合物制备聚异丁烯的方法。

技术介绍

[0005]通常，在通过单体的阳离子聚合制备低聚物或聚合物的过程中，增长的聚合物链包含具有正电荷的活性部分。例如，活性部分可以是碳正离子(碳阳离子)或氧鎓离子。
[0006]作为用于这种阳离子聚合的催化剂或引发剂，通常使用铝类或硼类路易斯酸。路易斯酸催化剂的实例包括AlX3、BX3(X＝F、Br、Cl、I)等，并且路易斯酸是腐蚀性物质并且在淬火过程中产生诸如HCl和HF的卤素成分，并且这种卤素成分保留在产物中从而造成产品质量下降的问题。另外，路易斯酸催化剂需要大量的催化剂，并且为了在反应后除去催化剂，使用大量的碱(NaOH、KOH、NH4OH等)，因此，需要另外用水洗涤，并产生大量的废水。
[0007]同时，能够进行阳离子聚合的单体的实例包括苯乙烯、异丁烯、环戊二烯、双环戊二烯及其衍生物，典型的实例包括通过聚合异丁烯获得的聚异丁烯(PIB)。
[0008]聚异丁烯根据分子量的范围分为低分子量、中分子量和高分子量范围。低分子量聚异丁烯的数均分子量在约10,000以下的范围内，并且根据位于末端的碳
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碳双键的含量来分类。具有末端碳
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碳双键含量为20％以下的常规聚异丁烯(PIB)和高反应性聚丁烯(HR
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PB)产品组。在使用亚乙烯官能团在末端引入官能团(>80％)后，高反应性聚丁烯可以用作燃料添加剂或发动机机油添加剂。
[0009]对于高反应性的聚丁烯的聚合，在传统技术中已经使用了硼类催化剂，如BF3，但是这种催化剂有毒并且具有气体类型，并且难以处理。此外，为了提高反应性和选择性，制备并使用硼
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醇或硼
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醚复合物，但是存在催化剂的活性随时间降低的问题。
[0010]同时，根据慕尼黑工业大学库恩教授研究的结合溶剂的有机金属催化剂(Macromol.Rapid Commun.,vol.20,no.10,pp.555
‑
559)，虽然可以解决由于例如传统技术的硼类路易斯酸催化剂的有毒成分导致产品质量恶化和腐蚀性的相关问题，但是由于为了获得高转化率，反应时间为16小时并且相当长，随着时间的增加，通过一部分产物与催化剂反应产生结构异构，外型含量(exo
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content)降低，因此，竞争力低于路易斯酸催化剂。
[0011][现有技术文件][0012][专利文件][0013]韩国注册专利公布No.10
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0486044

技术实现思路

[0014]技术问题
[0015]本专利技术的一个目的是提供一种催化剂组合物，该催化剂组合物用于制备具有理想的数均分子量并且具有表现出高反应性并且具有高外型含量的聚异丁烯。
[0016]本专利技术的另一个目的是提供一种使用所述催化剂组合物制备聚异丁烯的方法。
[0017]技术方案
[0018]为了解决上述任务，本专利技术提供一种催化剂组合物，包含：由下面式1表示的催化剂；和腈类添加剂：
[0019][式1][0020][0021]在式1中，
[0022]R是直链C3烷基、或者直链或支链的C4
‑
C12烷基，
[0023]R1至R4各自独立地是氢、卤素基团或被取代的或未被取代的1至20个碳原子的烷基，以及
[0024]o、p、q和r各自独立地是1至5的整数。
[0025]有益效果
[0026]在使用本专利技术的催化剂组合物的情况下，可以制备具有高的数均分子量、80摩尔％以上的外型含量和优异的反应性的聚异丁烯。
[0027]特别地，通过使用具有优异的催化剂活性的由式1表示的催化剂和作为添加剂的腈类化合物，本专利技术的制备方法在制备聚异丁烯中的优点在于即使在包括室温等的温和反应条件下也具有优异的聚合转化率。
[0028]另外，所述催化剂可以通过简单的过滤步骤容易除去而不需要在聚合反应完成后直接洗涤所产生的聚异丁烯，并且可以解决洗涤过程中产生大量废水和由于产品中残留的催化剂使产品质量恶化的问题。
具体实施方式
[0029]下文中，将更详细地描述本专利技术以帮助理解本专利技术。
[0030]应当理解的是在本专利技术的说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应理解为常用字典中定义的含义。还应当理解的是，基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以便最好地解释本专利技术的原则，这些词语或术语应当理解为具有与它们在本专利技术的技术构思中的含义相一致的含义。
[0031]催化剂组合物
[0032]本专利技术的催化剂组合物的特征在于包含：由下面式1表示的催化剂；和腈类添加剂。
[0033][式1][0034][0035]在式1中，
[0036]R是直链C3烷基、或者直链或支链的C4
‑
C12烷基，
[0037]R1至R4各自独立地是氢、卤素基团或被取代的或未被取代的1至20个碳原子的烷基，以及
[0038]o、p、q和r各自独立地是1至5的整数。
[0039]在本专利技术中，在使用由式1表示的催化剂的情况下，在氧原子之间的氢原子与异丁烯反应，并且醚化合物(R
‑
O
‑
R)解离，并且产生异丁烯的碳阳离子以引发阳离子聚合。在这种情况下，氢原子以夹心形状位于催化剂中心附近，并且烷基(R)存在于氢原子周围，因此，异丁烯不容易接近它，并且会难以引发聚合。因此，为了使异丁烯和氢原子容易反应并且为了使阳离子聚合容易引发，适当地控制由式1表示的催化剂中包含的R的碳数和空间尺寸是非常重要的。
[0040]同时，解离的醚化合物(R
‑
O
‑
R)可以与进行聚合的链的碳阳离子结合以稳定。特别地，醚化合物中包含的氧的非共享电子对可以片刻结合以使进行阳离子聚合的链的碳阳离子稳定，并且在通过逆反应与碳阳离子解离的情况下，可以继续与异丁烯聚合以制备具有理想程度的高分子量的聚异丁烯。然而，在与非常不稳定的碳阳离子的反应性过高的情况下，会出现分子间链转移或反应终止，并且难以控制反应性，因此产生具有低分子量的聚异丁烯。
[0041]如上所述，在由式1表示的催化剂中的烷基R需要考虑当解离到醚化合物中时通过与碳阳离子偶合对稳定的贡献程度来确定。
[0042]在本专利技术中发现，由式1表示的催化剂中包含的R除了对阳离子聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种催化剂组合物，包含：由下面式1表示的催化剂；和腈类添加剂：[式1]在式1中，R是直链C3烷基、或者直链或支链的C4
‑
C12烷基，R1至R4各自独立地是氢、卤素基团或者被卤素取代的1至20个碳原子的烷基，以及o、p、q和r各自独立地是1至5的整数。2.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中，所述由式1表示的催化剂和所述腈类添加剂的当量比为1:1至1:200。3.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中，在式1中，R是直链C3烷基、或者直链或支链的C4
‑
C8烷基，R1至R4各自独立地是卤素基团，以及o、p、q和r各自独立地是3至5的整数。4.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中，在式1中，R是正丙基或丁基，R1至R4各自独立地是F或者Cl，以及o、p、q和r各自独立地是4或5的整数。5.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中，所述腈类添加剂是由下面式2表示的化合物：[式2]R5‑‑
CN在式2中，R5是1至20个碳原子的烷基或者6至30个碳原子的芳基。6.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中，所述腈类添加剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹东铉，许成范，金元熙，李真，崔景信，金姬贞，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：