极性聚烯烃材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及新型极性聚烯烃材料及其制备方法和用途。所述极性聚烯烃材料是由式CH

Polar polyolefin material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
极性聚烯烃材料及其制备方法和用途
本专利技术属于功能性高分子聚烯烃材料领域，具体涉及新型聚烯烃材料及其制备方法和用途。
技术介绍
自人类发现并人工合成高分子材料以来，高分子材料由于其优异的机械物理性能已应用到人类生产生活的各个方面。不同性质的高分子材料可以通过调整聚合物的组成和结构来实现。而聚烯烃材料的产量占全球塑料工业的一半以上，聚烯烃材料的化学结构简单，原料成本低廉，是优异的高分子材料之一，广泛应用的有聚乙烯。聚丙烯等等。由于其优异的性质，已广泛应用于包装、汽车、电器、医疗机械、农业器具等领域。乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)已成为使用最广泛的非轮胎弹性体，具有巨大的年产量和广泛的用途，是一类重要的聚烯烃材料。这种类型的材料是通过乙烯和丙烯以及二烯共聚单体(例如二环戊二烯(DCPD)或乙叉降冰片烯(ENB))的三元共聚而在商业上生产的。丙烯的无规掺入可有效降低结晶度并改善低温性能，而二烯共聚单体则提供了硫磺硫化的活性位点。完全饱和的烃主链使其具有出色的抗氧化和热降解稳定性，以及对水性介质和极性溶剂的高耐受性。但是，与其他聚烯烃材料相似，非极性性质也限制了它们在某些领域的应用。过渡金属催化的烯烃与极性共聚单体的共聚反应是引入可改善聚烯烃性能的官能团的有效且有吸引力的途径。最近，已经证明许多具有这种能力的钯和镍基催化剂。例如，1996年，Brookhart发现的二亚胺骨架催化剂可以实现乙烯和简单极性单体的共聚，合成支化功能化聚乙烯。2000年，Grubbs发现的水杨醛亚胺骨架催化剂可以实现乙烯与极性降冰片烯的有效共聚。2002年Drent发现邻磺酸骨架催化剂可以合成线性极性聚烯烃材料。然而，极性共聚单体的存在显着降低了共聚物的分子量(Mn＜10,000)，这不利于聚合物的机械性能。因此，本领域需要提供具有极性官能团以及高聚合物分子量和优异力学性能的新型极性聚烯烃材料。
技术实现思路
鉴于前述，本专利技术的目的是提供新型的极性聚烯烃材料及其制备方法和用途。为此，在一个方面，本专利技术提供了一种极性聚烯烃材料，所述极性聚烯烃材料是由式CH2＝CH2表示的乙烯单体、作为第一共聚单体的由式表示的二聚环戊二烯单体以及作为第二共聚单体的选自由式表示的极性降冰片烯类单体或由式CH2＝CH-(CH2)m-Z表示的极性烯烃类单体进行共聚反应而形成的无规共聚物，其中X和Y各自独立地选自-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-(CH2)s-OH、-C(＝O)O-C1-6烷基、-COOH或-O(O＝)C-C1-6烷基，并且s为0～10的整数，并且其中m为0～10的整数，Z是-F、-Cl、-Br、-I、-OH、-C(＝O)O-C1-6烷基、-COOH或C1-6烷基-O-。在另一个方面，本专利技术提供了一种极性聚烯烃材料，所述极性聚烯烃材料是由式CH2＝CH2表示的乙烯单体、作为第一共聚单体的由式表示的乙叉降冰片单体以及作为第二共聚单体的由式表示的极性降冰片烯类单体进行共聚反应而形成的无规共聚物，其中X和Y各自独立地选自-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-(CH2)s-OH、-C(＝O)O-C1-6烷基、-COOH或-O(O＝)C-C1-6烷基，并且s为0～10的整数。在优选的实施方案中，X和Y各自独立地选-CN、-(CH2)-OH、-C(＝O)O-CH3或-COOH。在优选的实施方案中，Z是-Cl、-OH、-C(＝O)O-CH3或-COOH。在另一个方面，本专利技术提供了一种制备上述极性聚烯烃材料的方法，所述方法包括在式的膦磺酸钯催化剂PO-Pd存在下，在40～120℃的温度下使由式CH2＝CH2表示的乙烯单体、作为第一共聚单体的由式表示的二聚环戊二烯单体以及作为第二共聚单体的选自由式表示的极性降冰片烯类单体或由式CH2＝CH-(CH2)m-Z表示的极性烯烃类单体的第二共聚单体进行共聚合反应，从而获得所需的无规共聚物，其中X、Y、m和Z如上所定义。在另一个方面，本专利技术提供了一种制备上述极性聚烯烃材料的方法，所述方法包括在式的膦磺酸钯催化剂PO-Pd存在下，在40～120℃的温度下使由式CH2＝CH2表示的乙烯单体、作为第一共聚单体的由式表示的乙叉降冰片单体以及作为第二共聚单体的由式表示的极性降冰片烯类单体进行共聚合反应，从而获得所需的无规共聚物，其中X和Y如上所定义。在另一个方面，本专利技术提供了上述极性聚烯烃材料用作包装材料、汽车制造材料、电器制造材料、医疗器械制造材料或农业器具制造材料的用途。本专利技术通过利用在乙烯共聚物合成中具有高共聚活性并且即使在高共聚单体掺入量下也能保持所得共聚物的高分子量的由式表示的二聚环戊二烯单体作为第一共聚单体以显著提高共聚反应活性、聚合物分子量及聚合物力学性能，同时引入具有极性基团的选自由式表示的极性降冰片烯类单体或式CH2＝CH-(CH2)m-Z表示的极性烯烃类单体作为第二共聚单体以在最终共聚物中引入极性官能团，从而获得具有极性官能团以及高聚合物分子量和优异力学性能的新型极性聚烯烃材料。类似地，本专利技术通过利用在乙烯共聚物合成中具有高共聚活性并且即使在高共聚单体掺入量下也能保持所得共聚物的高分子量的由式表示的乙叉降冰片单体作为第一共聚单体，同时引入具有极性基团的由式表示的极性降冰片烯类单体作为第二共聚单体，从而同样获得具有极性官能团以及高聚合物分子量和优异力学性能的新型极性聚烯烃材料。此外，本专利技术的极性聚烯烃材料可以在特定的PO-Pd催化剂存在下在温和条件下简单有效地制备。此外，相比于现有的低聚合物分子量的共聚物，本专利技术的新型极性聚烯烃材料具有高的聚合物分子量，其数均分子量(Mn)均在50,000以上，并且可高达100,000以上，同时本专利技术所获得的共聚物的多分散性指数(PDI)范围较窄(主要在1.7～1.9的范围内)，因而本专利技术的极性聚烯烃材料具有优异的力学性能，例如其拉伸强度在大约20MPa以上，甚至可达40MPa以上，并且断裂伸长率都在400％以上，甚至可高达700％以上。附图说明图1示出了根据本申请的多个实施例获得的极性聚烯烃材料的拉伸强度和断裂伸长率的图示。具体实施方式本专利技术旨在提供一种新型极性聚烯烃材料，该材料能够在特定过渡金属催化剂存在下在温和条件下经由乙烯单体、特定的第一共聚单体和特定的第二共聚单体发生共聚反应而制备。更具体地，本专利技术的极性聚烯烃材料是由式CH2＝CH2表示的乙烯单体、作为第一共聚单体的由式表示的二聚环戊二烯单体以及作为第二共聚单体的选自由式表示的极性降冰片烯类单体或由式CH2＝CH-(CH2)m-Z(在本文中有时也显示为)表示的极性烯烃类单体进行共聚反应而形成的无规共聚物，其中X和Y各自独立地选自-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-(CH2)s-OH、-C(＝O)O-C1-6烷基、-COOH或-O(O＝)C-C1-6烷基，并且s为0～10的整数，并且其中m为0～10的整数，Z是-F、-Cl、-Br、-I、-OH、-C(＝O)O-C1-6烷基、-COOH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极性聚烯烃材料，所述极性聚烯烃材料是由式CH

【技术特征摘要】
1.一种极性聚烯烃材料，所述极性聚烯烃材料是由式CH2＝CH2表示的乙烯单体、作为第一共聚单体的由式表示的二聚环戊二烯单体以及作为第二共聚单体的选自由式表示的极性降冰片烯类单体或由式CH2＝CH-(CH2)m-Z表示的极性烯烃类单体进行共聚反应而形成的无规共聚物，
其中X和Y各自独立地选自-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-(CH2)s-OH、-C(＝O)O-C1-6烷基、-COOH或-O(O＝)C-C1-6烷基，并且s为0～10的整数，并且
其中m为0～10的整数，Z是-F、-Cl、-Br、-I、-OH、-C(＝O)O-C1-6烷基、-COOH或C1-6烷基-O-。


2.一种极性聚烯烃材料，所述极性聚烯烃材料是由式CH2＝CH2表示的乙烯单体、作为第一共聚单体的由式表示的乙叉降冰片单体以及作为第二共聚单体的由式表示的极性降冰片烯类单体进行共聚反应而形成的无规共聚物，
其中X和Y各自独立地选自-F、-Cl、-Br、-I、-CN、-(CH2)s-OH、-C(＝O)O-C1-6烷基、-COOH或-O(O＝)C-C1-6烷基，并且s为0～10的整数。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的极性聚烯烃材料，其特征在于，X和Y各自独立地选-CN、-(CH2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昶乐，邹陈，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34