我國在稀土催化合成高順式異戊橡膠的重要進展在《美國化學會志》發表

中國科學院長春應用化學研究所高分子物理和化學國家重點實驗室崔冬梅課題組聚焦我國在人造天然橡膠方面的重大需求，經過幾年的刻苦拼搏，在稀土催化合成高順式異戊橡膠方面取得重要的進展。相關成果發表在國際著名化學期刊《美國化學會志》。
　　我國橡膠包括天然橡膠和合成橡膠的消耗量已超過美國、日本和歐盟躍居世界第一，2005年已達436.5萬噸，并以每年大于10%的速度增長。單以汽車為例，2010年產量將達到1000 萬輛，保有量將增加到6200萬輛，輪胎總需求量約3億條。與此同時我國的橡膠生產能力卻遠低于發達國家，天然橡膠產量51.6萬噸（2006年），合成橡膠的生產能力為168.17萬噸（2006年），即60%以上需依賴進口。
　　聚異戊二烯是重要的合成橡膠品種，當其順1,4-含量大于98%，分子量接近100萬的聚異戊二烯可以替代天然橡膠，被稱為“人造天然橡膠”。因此我國及其他天然橡膠缺乏的國家一直致力于異戊橡膠的工業化，其瓶頸問題是異戊橡膠的鏈結構即順1,4-含量與天然膠有3-5%的差異，導致產品的性能低于天然橡膠。另一方面隨著乙烯工程的大規模擴展，累計了豐富的碳五副產品，其中約五分之一為異戊二烯單體，目前只作為燃料燒掉。因此開發催化體系能夠高順1,4-選擇性聚合異戊二烯，有效利用碳五資源，將其用于合成聚異戊二烯橡膠業已成為國家亟待解決的重要問題，并具有重要的理論意義和巨大的社會效益和經濟效益。
　　中國科學院長春應用化學研究所高分子物理和化學國家重點實驗室崔冬梅課題組以國家需求為己任，以研發稀土催化合成高順式異戊橡膠為主題，以解決碳五資源高值化利用為目標，采用芳香雙亞胺鉗型有機化合物為配體，創新性地合成出了一系列結構表征完整的新型稀土氯配合物。該類配合物在烷基鋁及有機硼鹽的活化下，可以生成一種均相的齊格勒-納塔催化體系，對丁二烯和異戊二烯聚合有非常高的催化活性和大于98%最高至100%的順1,4-選擇性，突破了傳統體系97%的極限。特別是此類催化體系對稀土元素表現出較高的普適性，除了釤、銪、鐿等具有還原性的稀土元素外其他的稀土化合物都表現出較高的選擇性。催化體系還對聚合溫度表現出很高的耐受性，即順1,4-選擇性在80℃聚合溫度下仍能夠保持在97%以上，而目前多數催化體系在高溫條件下選擇性會大幅下降，使得該催化體系具有工業化應用前景。另外他們還通過核磁共振分析技術原位跟蹤活性種的生成過程，證明了其稀土金屬-鋁雙核陽離子的結構，并提出了配合物順1,4-選擇性由配體幾何構型控制的機理。
　　該項研究成果不但豐富了雙烯烴聚合理論，同時也將為合成高性能稀土異戊膠及其工業化提供有力的后續技術支撐。本項目得到了國家自然科學基金、中科院“百人計劃”和國家重大科學研究計劃的資助。