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高分子量聚异丁烯具有优异的气密性、高阻尼性和良好的生物相容性等特点,在生物医药、汽车电子和军事科技等领域具有广泛的应用和不可替代性。但是,高分子量聚异丁烯的聚合反应条件严苛(例如:-100℃聚合温度和有毒的含卤溶剂)、聚合物中功能基团含量少和分子链组成结构单一等问题,极大地限制了聚合物材料的性能与应用。因此研究新的异丁烯聚合反应方法,以期实现在温和条件下合成高分子量的聚异丁烯及其共聚物,并调控共聚物主链的化学组成与结构,提高聚合物材料使用性能,具有重要的研究意义与价值。本论文首次将单茂稀土金属烷基络合物与有机硼化合物作为引发剂应用于异丁烯聚合反应,研究了其引发异丁烯聚合反应机理,并在温和条件下实现了异丁烯(IB)均聚合、异丁烯与异戊二烯(IP)共聚合、异丁烯与α-甲基苯乙烯及其衍生物无规共聚合、异丁烯与高间规聚苯乙烯接枝共聚合,开发了单茂稀土金属引发异丁烯聚合反应方法,制备了一系列高分子量聚异丁烯及其共聚物,论文的主要研究结果如下:(1)合成了八种具有不同烷基配体结构、路易斯碱配体、稀土金属原子的单茂稀土金属烷基络合物,考察了引发剂结构对异丁烯均聚合的影响。采用C5Me4SiMe3Sc(CH2SiMe3)2THF(Sc1)与[Ph3C][B(C6F5)4](B1)引发剂体系,在-35℃C,甲苯溶剂条件下合成了高分子量的聚异丁烯,单茂钪引发活性可达 103 kgpolymer·molSc-1·h-1,并详细研究了 Sc1/B1引发剂条件下,单体配比(fIB/Sc)、硼盐配比(B/Sc)、溶剂极性、反应温度和反应时间对于异丁烯均聚合的影响,结果表明:随IB/Sc配比增加,聚异丁烯数均分子量线性增加,最高可达22×104 g/mol;随B/Sc配比增加,单茂钪引发活性提高,而聚合物分子量先上升后下降,在B/Sc配比为20/20(μmol/μmol)时,聚合物分子量达到最大值;随体系溶剂极性增大,异丁烯单体转化率提高,但聚合物数均分子量逐渐降低;随聚合反应温度升高,单茂钪引发活性增加,聚合物数均分子量降低,单茂钪引发异丁烯均聚合表观活化能为-14 kJ/mol;随聚合反应时间延长,异丁烯单体转化率和聚合物数均分子量都逐渐上升,聚合链增长速率对异丁烯单体浓度呈一阶动力学方程,链增长反应表观速率常数约为0.028 min-1。并且在Sc1/B1引发剂条件下,提出了异丁烯的聚合机理为“金属配位链引发-碳阳离子链增长-β-H脱除链终止”。(2)在-35℃,无卤溶剂条件下,采用Sc1/B1引发剂体系,合成了异丁烯与异戊二烯共聚物。共聚物中异戊二烯结构单元以1,4-IP结构为主,并且其含量随异戊二烯单体投料比增加而增加(IP units= 0～5.8 mol%);根据Fineman-Ross方程计算,共聚合反应中异丁烯与异戊二烯单体竞聚率分别为rIB=11.23,rIP=0.19。在相同的实验条件下,通过先加少量异丁烯单体预聚合,再加入异丁烯与α-甲基苯乙烯单体混合液的方式,合成了异丁烯与α-甲基苯乙烯无规共聚物。采用相同的实验方法,实现了异丁烯分别与两种双键功能化α-甲基苯乙烯衍生物,4-(2’-甲基-2’-丙烯基)-α-甲基苯乙烯(FSt1)和4-(2’-丙烯基)-α-甲基苯乙烯(FSt2)的共聚合反应,制备了高分子量高不饱和度的聚异丁烯弹性体(Mn:12.8～14.6×104g/mol,C=C:1～20mol%)。此外,利用1,4-异丙烯烯苯(FSt33=1 mol%)作为偶联剂,制备了数均分子量达到31.66×10 g/mol的支化高不饱饱度聚异丁烯弹性体。这种高分子量、高不饱和度稀稀聚异丁烯弹性体具有较低的玻璃转变温度(Tg:-773℃-449℃),可作为为种新型高不饱和度丁基橡胶。。(3)在225,无卤溶剂条件下,采用用CMe4SiMe3Sc((H226H4NMe2-o))(Sc3)/B11发剂体系,分别引发发乙烯基苯(FSSt)、44异丙烯基苯乙烯(FSt5)、4-(1’,异丙基烯基)苯乙烯(FSt6)、44(2’’丙烯基)苯乙烯(FSt7)和4-(2’,甲基基22’丙基)苯乙烯(FSt8)均聚合和与苯乙烯的的元共聚合反应,制备了含有悬垂双键的结结性高高规聚苯乙烯,聚物熔点分别为2227℃(FSt5),250℃(FSt6),240℃(FSt7)和2355℃(FSt8);聚物含有大量的悬垂双键可以通过高效点击化学反应或环氧化反应,转化为酯基或环基团,是是种功能灵活的高间规聚苯乙烯。采用这类新型的双键功能化高高规聚苯乙乙与异丁丁接枝共聚合,合成异丁烯与高间规聚苯乙烯梳状共聚物,其中异丙烯基双键能化高间规聚苯乙烯的悬垂双键可完全与异丁烯单体反应,梳状共聚物中异丁烯结构元可达37 mol%这种梳状共聚物具有高弹性、低玻璃化转变温度的聚异丁烯侧链链-67℃)和高强度、高熔点的高间规聚苯乙烯主链(270℃),并且聚合物材料具有较较拉伸强度(8 MPa)和较好的断裂伸长率(65%),可作为为种新型的耐高温聚异丁丁热塑性弹性体。