丙烯/1-丁烯共聚物的制备及其结构与性能的研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qing19881215
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少量1-丁烯与丙烯共聚可以大大改善聚丙烯材料的低温韧性、印刷性能、透明性及加工性能,进一步扩大其应用领域。本论文研究了Ziegler-Natta催化剂催化丙烯/1-丁烯共聚反应的调控和共聚物的链结构的优化,通过改进助催化剂和主催化剂的结构改进催化剂的活性中心的分布。重点探索了调控丙丁共聚物结构的两条途径:首先,DQ催化剂(TiCl4/MgCl2/DIBP)进行丙丁共聚反应,通过改变助催化剂及外给电子体来调节共聚物的结构:另一方面是对MgCl2载体的掺杂处理更直接地影响催化剂活性中心的分布,即制备了LiCl掺杂负载的TiCl4/MgCl2/LiCl/DNBP催化剂催化丙丁共聚反应。共聚物链结构的表征将采用13C-NMR、DSC、FTIR等手段,并采用萃取分级的方法研究共聚物的组成分布。本论文采用的助催化剂包括三乙基铝(TEA)、三异丁基铝(TIBA),外给电子体有二苯基二甲氧基硅烷(DDS)、二环戊基二甲氧基硅烷(DCPDMS)。采用DQ催化剂共聚合时,分别研究了共单体投料比和混合助催化剂对共聚物的影响。发现随着1-丁烯投料比的增大,不同的助催化剂体系均出现共聚合活性逐步提高达到最大值后降低的现象,可称为“共单体效应”。随着共聚原料中1-丁烯含量的增大,丁烯的结构单元含量随之增大。当1-丁烯进料比变化范围为5 mol%~30 mol%,以TIBA-DCPDMS助催化剂体系制得的一系列共聚物中,丁烯的总含量从1.86 mol%增大到18.72 mol%。先后采用两种溶剂:正己烷、正庚烷对共聚物进行抽提分级,将样品分为三个级分,分别表示为:C6S(hexane-soluble),C7S(heptane-soluble),C7I(heptane-insoluble)。从分级结果可以发现,随着1-丁烯投料比的增大,共聚物中C6S和C7S级分的含量增多,这是由于1-丁烯插入量的增多导致丙丁共聚物的结晶度降低,聚合物的溶解度增大。另外,发现以DCPDMS为外给电子体时制得的共聚物的等规度高于DDS为外给电子体的体系。对共聚物各级分组成定量分析的结果表明:各级分间1-丁烯含量的差别并不大,影响分级的因素除了丁烯含量外,可能还包括序列分布和立构规整度等因素。混合助催化剂用于丙烯/1-丁烯共聚时,聚合活性略有降低的同时提高了共聚物中1-丁烯单元的含量,并且所制得的共聚物中三个级分分布比较平均。改变助催化剂对丙丁共聚物链结构对分散性有显著的影响。采用共沉淀的方法将MgCl2和计算量的LiCl充分溶于乙醇中制备出醇合物,而后醇合物与TiCl4、内给电子体反应制备了LiCl掺杂量分别为0,4.1 wt.%,5.3wt.%,8.6wt.%,17.7wt.%的TiCl4/MgCl2/LiCl/DNBP催化剂。掺杂催化剂的XRD分析表明,LiCl能够分散到MgCl2中影响其表面结构。用于丙烯聚合的结果发现:聚丙烯分子量变化不大,分子量分布随着掺杂量的提高呈现类似双峰分布,低分子量、高分子量部分均增多了一些;而掺杂量继续提高后,聚丙烯分子量分布又变回单峰分布,总体分布变宽。掺杂使聚丙烯的等规度有一定的降低,但是幅度不大。TiCl4/MgCl2/LiCl/DNBP催化剂用于丙烯/1-丁烯共聚反应,几个不同掺杂量的催化剂共聚合均出现共单体效应,随着催化剂中LiCl掺杂量的增多共聚物中1-丁烯单元的插入量先增多后减少。共聚物采用两种溶剂正己烷、正庚烷分级后所得三个级分含量大致变化趋势是依次增多,不同级分中1-丁烯含量差别不大。本文初步地探索了主催化剂、助催化剂、外给电子体等聚合条件对共聚物组成和链结构的调控作用。通过这些研究,初步确定了优化丙丁共聚物结构的新途径,有利于制备出性能更加优良的丙丁共聚物。不但可以指导实际生产,还有重要的理论意义。
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