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首次将不同的4—叔丁基苯氧基稀土化合物[Ln(OTBP)3]用于ε-己内酯(ε-CL),D,L-丙交酯(DL-LA),L—丙交酯(L-LA),2,2-二甲基三亚甲基环碳酸酯(DTC)的均聚合以及2,2-二甲基三亚甲基环碳酸酯与ε-己内酯的无规共聚合,获得成功。结果表明,4—叔丁基苯氧基稀土催化剂是上述单体均聚和共聚的有效催化剂,系统地研究了4—叔丁基苯氧基稀土催化上述单体均聚和共聚的聚合特征,聚合动力学,并用GPC、DSC,1H NMR,13C NMR等分析方法对所得均聚物和共聚物的结构和性能进行了详细的表征和分析。 将4—叔丁基苯氧基稀土化合物用于ε-己内酯的聚合,研究了稀土元素种类和溶剂极性对聚合反应的影响,发现4—叔丁基苯氧基镧(La(OTBP)3)在甲苯中对ε-己内酯的聚合有最高的活性,得到La(OTBP)3催化ε-己内酯聚合的适宜条件为:[CL]=2.70 mol/l,[CL]/[La]=1000,60℃,1.5h,甲苯为溶剂。在此条件下,可制得数均分子量为4.17×104的聚己内酯。La的催化活性为1.16×105g PCL/mol.La。GPC和DSC分析表明,由La(OTBP)3制备的聚己内酯不含环状齐聚物,结晶度在60%左右。La(OTBP)3催化ε-CL聚合的动力学研究表明,聚合反应速率与ε-己内酯和催化剂浓度都呈一级关系,即Rp=kp[ε-CL][La(OTBP)3],60℃下kp=33.31 mol-1min-1。测得La(OTBP)3催化ε-己内酯聚合的表观活化能为51.9 kJ/mol。端基分析表明,ε-己内酯在La(OTBP)3催化下以酰—氧键断裂开环。 将单组分4—叔丁基苯氧基稀土化合物(Ln(OTBP)3)用于D,L-丙交酯的开环聚合,发现La(OTBP)3,Gd(OTBP)3,Nd(OTBP)3在合适的催化剂用量下都能有效地催化D,L-丙交酯聚合,La(OTBP)3的活性最高,催化效率为1.44×105kg PDLLA/m0l.La。研究了D,L-丙交酯在不同反应条件下的聚合行为,得到La(OTBP)3催化D,L-丙交酯聚合的适宜条件为:[D,L-LA]=1.0 mol/L,[D,L-LA]/[La]=1000摩尔比,甲苯,90℃,50min。在此聚合条件下,可获得数均分子量约5.3万的聚D,L-丙交酯。NMR分析表明,90℃下由La(OTBP)3催化得到的聚D,L-丙交酯,聚合物链中ssi,iss和sss四元组的含量非常少,表明在该反应条件下,聚合体系内的酯交换反应还很少。DSC研究表明,聚D,L-丙交酷只有一个玻璃化转变,表明La(OTBP)3对D一丙交酷和L一丙交酷两种对映单体没有选择性,聚合物中D一构型和L一构型的链节呈无规分布。动力学研究表明,La(0TBP)3催化D,L一丙交酷聚合的聚合反应速度与D,L一丙交酷和催化剂浓度皆成一级关系,即RP=kp[D,L一LA][La(oTBP)3],go0C时kP=40.4 1 mol一’min一,。求得甲苯中La(oTBP)3催化D,L一LA聚合的表观活化能为 81 .7kJ/mol。 将4一叔丁基苯氧基稀土化合物用于L-丙交酷的开环聚合,发现La、Gd、Nd、Y的4一叔丁基苯氧基化合物都能有效地催化L一丙交酷聚合,且都能制备出100%光学纯度的聚L一丙交酷。不同稀土元素的催化活性顺序为:La>Gd>Nd>Y>Er。考察了溶剂极性对L一丙交酷聚合的影响,发现在不同极性的溶剂中均可获得100%光学纯度的聚L一丙交酷,详细研究了La(OTBP)3催化L一丙交酷的溶液聚合特征,得出L一丙交醋聚合的最佳条件为:[L一LA]二1.5 mo比,[L一LAJ/压al二1000摩尔比,甲苯,70oC,110而n。NMR和DSC分析表明,L一丙交酷在La(oTBp)3的催化下不会发生构型转变,聚合物链中完全没有D一构型链节的存在,得到的聚丙交酷为100%光学纯度,全同立构的聚L一丙交酷。La(0TBP)3催化L一丙交酷聚合的动力学研究表明,聚合反应速度与L一丙交酷和催化剂浓度皆成一级关系,即RP=娜[L一LA][La(oTBp)3],70 OC时kP=1 0.9 L mol”而,。求得La(oTBP)3在甲苯中催化L一丙交酷聚合的表观活化能为79.2kJ/mol。仅和’H NMR分析表明,D,L一丙交酷和L一丙交酷在La(oTBP)3的催化下,都是以酞一氧键断裂开环。由于阳离子催化剂和阴离子催化剂催化L一丙交酷聚合都会导致外消旋化,而合成高光学纯度的聚L一丙交酷是L一丙交酷配位聚合的典型特征。综合NMR,DSC,旋光度及端基分析结果,可以得出,La(OTBP)3引发L一丙交酷和D,L一丙交酷聚合是按配位,酞一氧键断裂机理进行。 将4一叔丁基苯氧基稀土化合物用于2,2一二甲基三亚甲基环碳酸酷的开环均聚合,发现La,Gd和Nd是DTC聚合的有效催化剂。La的活性最高。详细考察了不同条件下La(oTBP)3催化DTC的聚合行为,发现DTc在La(oTBP)3催化下具有一些活性聚合的特征,在最佳的反应条件[D TC]=1 .0 mo比,田TC]/[ La]=1000,甲苯,60“C,40min下聚合,可方便地制备出数均分子量为13一z4xlo4的PnTe,La的催化效率为1 .3 x 10,9 PDTC/m ol.La。’H NMR分析表明,PDTe不含聚醚一CHZOCHZ一链节,表明La(OTBP)3催化DTC聚合不发生脱除COZ的副反应。PDTc的DsC分析表明,当分子量低于5.0 xl了时,晶型I的熔点、晶型11的熔点和熔融焙变均随分子量的增加而增加,但晶型I的熔融焙变则随着分子量的增加而下降。当分子量大于5.0xl了时,分子量对PDTc的热行为不再有明显影响。La(OTBP)3催化DTC聚合的动力学研究表明,聚合反应速率与DTC