新型高效稀土催化体系的研发及产业化应用获系列成果

中国科学院长春应用化学研究所在用于合成橡胶新型高效稀土催化体系的研发及产业化应用方面获系列成果，近日荣获2014年吉林省技术发明奖一等奖（主要完成人：张学全等）。

　　稀土催化合成橡胶是上世纪60年代长春应用化学研究所对世界合成橡胶领域做出的巨大贡献，不仅丰富了配位聚合的理论和方法，更在世界范围内带动了能够替代天然橡胶的稀土异戊橡胶和满足安全节能绿色轮胎要求的稀土顺丁橡胶的大规模产业化发展。经过半个多世纪的发展，稀土催化体系合成橡胶仍存在着聚合活性偏低、合成橡胶链结构、微观结构、分子量及其分布可控性较差等一系列瓶颈问题。

　　长春应化所科技人员基于多年的科研积累和良好的研究基础，从稀土元素特点和稀土催化合成橡胶的基础理论入手，解决了稀土催化剂高度缔合等问题，提出了新的配位聚合合成橡胶的微观结构形成机理，发明了配位可逆链转移聚合方法。在稀土催化体系的高活性、高立构定向性和分子质量及其分布的可控性等方面取得了原创性和系统性的研究成果。

　　提出了双烯烃配位聚合聚合物微观结构形成新机理，解决了COSSEE和ARLMAN 1964年提出的双烯烃配位聚合聚合物微观结构形成机理中催化剂结构与聚合物微观结构不相关联，不能指导催化剂设计合成和聚合实践的问题。新机理指出了催化剂中配体结构和聚合条件与聚合物微观结构的相关性，能够圆满诠释现有实验事实，并且能够指导催化剂设计合成和聚合实践，为提高配位聚合合成橡胶微观结构的可控性奠定了理论基础。

　　首次提出了稀土化合物高度缔合是稀土催化剂聚合活性低、分子质量分布宽的首要因素，并通过特定结构的配体使稀土催化剂缔合分子簇转化为单一分子催化剂，成功开发出高活性、高顺式定向性、高度均相稳定的稀土催化剂。

　　提出配位可逆链转移聚合合成橡胶的理论和方法，将传统配合聚合合成橡胶中的链转移反应由不可逆变为可逆，避免了由链转移引起的终止反应，不仅提高了稀土元素的利用率，并且使聚合反应由不可控变为可控，使制备窄分子质量分布合成橡胶及其链端功能化成为现实。

　　该成果发明的高活性稀土催化体系应用于万吨级稀土异戊橡胶工业化装置，其每吨异戊橡胶产品催化剂成本降至400元以下，聚合时间也由平均7小时缩短至2.5小时，极大降低了生产成本，提高了生产效率，产品质量达到国内外同类最好水平，并且首次实现了稀土异戊橡胶对天然橡胶的100%替代；应用在万吨级稀土顺丁橡胶工业化装置上，其主催化剂每吨顺丁橡胶产品催化剂成本降至300元以下，产品质量达到国内外同类水平。