苯氧亚胺类催化剂配体的合成及纳米二氧化硅载体的制备

【摘要】烯烃配位聚合催化剂是聚烯烃工业的核心。到目前为止,催化剂的发展经历了三个阶段。第三阶段的非茂金属催化剂结构清晰、生产成本低、能开发多样化的聚烯烃产品,但是在工业化应用上面临巨大挑战。如何提高其对工业过程的适用性、解决生产中可能面临的一系列工艺问题,是决定该类催化剂能否广泛应用的关键。根据烯烃聚合催化剂的发展情况,对催化剂进行负载是提高性能、扩展用途的重要途径。非茂金属催化剂中,FI催化剂较为突出,其催化烯烃聚合活性高,且能得到高分子量、窄分子量分布的聚乙烯和烯烃嵌段共聚物。所以,对于FI催化剂进行负载化研究具有重要意义。本文以烯烃配位聚合催化剂的负载化为背景,结合FI催化剂的配体结构与催化性能相关的特性,采用以配体设计为导向的研究思路,合成出一系列邻F取代苯氧亚胺配体,筛选出高活性、性能独特的烯烃聚合催化剂。同时以硅溶胶改性为基础制备出能在甲苯中稳定分散的改性纳米二氧化硅,作为催化剂的载体。本文第一部分,根据FI催化剂结构与性能的规律,以及后续负载化对催化剂性能的要求,设计并合成了一系列不同结构的苯氧亚胺配体,包括酚氧邻位为甲基、叔丁基和氢的系列配体,N-芳基邻F取代的单氟、四氟、五氟系列配体以及大位阻联苯乙烯取代基配体。采用HPLC分析方法研究了4-对乙烯基苯基-2,3,5,6-四氟苯胺的合成反应,分析了反应物原料配比、催化剂用量和反应时间对目标产物产率的影响,得出最优反应条件。对本部分合成的化合物采用FTIR、1H-NMR、13C-NMR和熔点测试等分析手段进行了表征。本文第二部分,将水分散体系硅溶胶通过共沸蒸馏的方法转化为异丙醇分散体系硅溶胶。采用不同种类硅烷偶联剂对硅溶胶表面羟基进行改性,考察了偶联剂种类和用量对SiO2粒径、表面羟基数的影响,并寻找出最佳反应条件。除此之外,还用FTIR和TGA分析方法对Si02表面接枝情况进行研究。最终制得辛基三乙氧基硅烷和十二烷基三乙氧基硅烷改性的硅溶胶,将这两种硅溶胶能通过再次共沸蒸馏的方法转移到甲苯和正辛烷相中。本文第三部分,选取了第一部分中合成的酚氧邻位为叔丁基的N-芳基邻F大位阻联苯乙烯取代基配体制备成催化剂,用来催化乙烯聚合,对其活性和聚合行为进行评价和对比,并对这几种催化剂得到的聚合物性能进行了表征。用1H-NMR对催化剂结构进行了表征,且对双[N-(3-叔丁基水杨醛)-2,6-二氟4-苯乙烯基苯胺]二氯化钛(Ⅳ)的结构进行了详细的表征,表征手段包括1H-NMR、13C-NMR、元素分析和ESI-MS。本文第三部分的聚合实验,证明了第一部分催化剂配体设计思路的正确性,通过一系列合成实验,制备和筛选出了高活性、性能独特的烯烃聚合催化剂。第二部分制备出能在甲苯中稳定分散的改性纳米二氧化硅,作为催化剂的载体。本文的工作为FI催化剂的负载化研究提供了基础。
【作者】梁娇娇；
【导师】范宏；
【作者基本信息】浙江大学，化学工程，2013，硕士
【关键词】席夫碱缩合反应；Suzuki偶联反应；FI催化剂；苯氧亚胺配体；硅溶胶改性；超高分子量聚乙烯；活性聚合；

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