钛铝催化体系合成异戊橡胶的研究

摘要

本文以TiCl4-Al(i-C4H9)3为催化剂，采用配位聚合制备了高顺式（cis-1,4-结构含量）聚异戊二烯。主要考察了二组分非均相催化剂TiCl4-Al(i-C4H9)3的预制条件、催化剂浓度和聚合条件对聚异戊二烯的影响。讨论了催化剂浓度、预制温度、陈化时间、聚合温度和聚合时间对催化剂活性及聚合物的微观结构、凝胶含量、特性粘度含量等方面的影响。研究结果表明：合成高顺式1,4-聚异戊二烯的最佳实验条件为：催化剂浓度为1.5 g(TiCl4)/100g(IP)，催化剂预制温度为-40℃，陈化时间为2 hrs，30℃下聚合4 hrs。所得的聚合物转化率达81％，cis-1,4-结构含量为94.47%，特性粘度为3.10 dl/g，凝胶含量为16%。
　　选用二苯醚（DPE）为给电子体，考察了四氯化钛-三异丁基铝-二苯醚三组分非均相催化体系对异戊二烯聚合行为的影响。讨论了三组分催化剂的络合方式和 DPE含量对聚合产物微观结构和性能的影响。研究结果表明：加入给电子体的三组分催化体系制得的聚异戊二烯的单体转化率均有提高。在(DPE-Al)-Ti催化剂的n(DPE)/n(Al)=2时，制备的聚异戊二烯单体转化率可高达99%，顺式1,4-结构含量为95.11%，特性粘度为3.66 dl/g。在(DPE-Al)-Ti催化剂的n(DPE)/n(Al)=0.5时，制得的聚异戊二烯cis-1,4-结构含量最高，达95.42%。
　　将本实验室制得的三组分(DPE-Al)-Ti-IR和二组分Ti-Al-IR与茂名鲁华生产的稀土Nd-IR样品作了性能测试的对比实验。采用红外表征、核磁表征了不同IR的微观结构含量；用DSC测定了玻璃化转变温度；用TG表征了样品的热稳定性和残炭率，结果发现钛系-IR和Nd-IR的cis-1,4-结构含量均在94%左右；钛系-IR和Nd-IR的Tg值和热稳定相差不大。但钛系-IR的残碳率略高于Nd-IR，为6.50%。Nd-IR的凝胶含量较小为2%，分子量较大，加工困难。

目录

第一章 绪论

1.1 聚异戊二烯橡胶概述

1.2 钛铝催化体系的概述

1.3 钛系催化体系合成异戊橡胶

1.4 选题意义及研究内容

第二章 实验部分

2.1 前言

2.2 实验原料及仪器

2.3 实验方法

2.4 表征及测试方法

第三章 钛铝催化体系合成异戊橡胶

3.1 前言

3.2 结果与讨论

3.3 小结

第四章 三组分钛铝催化体系合成异戊橡胶

4.1 前言

4.2 结果与讨论

4.3小结

第五章 钛系异戊橡胶与稀土异戊橡胶的比对

5.1 前言

5.2 结果与讨论

5.3 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢