聚丙烯外給電子體的合成

張宇婷 蘇紅 朱國強 王益民 耿化梅(.蘭州石化職業技術學院，甘肅 蘭州 7700；

2.北京環球利康科技有限公司，北京 100000；3.甘肅天泉表面工程技術有限公司，甘肅 蘭州 737100)

0 引言

外給電子體對提高催化劑的活性、等規度，以及氫調敏感性[1]都有很好的效果，使用合適的外給電子體，可以生產等規度高達97%～99%的聚丙烯。目前，我國的外給電子體種類很多，聚丙烯行業希望能夠研究出一種效率更高，效果更好的外給電子體。鑒此，我們進行了3種外給電子體的合成試驗，試驗出產率最高的溫度和時間。

1 試驗部分

1.1 試驗試劑

甲基叔丁基醚(分析純)、四甲氧基硅烷(分析純)、二甲苯(分析純)、三乙基鋁(98%)、1-氯異丁烷(分析純)Mg粉、2-氯丙烷、氮氣、鄰苯二甲酸、硫酸。

1.2 試驗儀器

固液萃取儀TC-HL802北京同德創業科技有限公司、紫外可見光光度儀尤尼柯上海儀器有限公司、氣相色譜儀FL9720福立公司。

1.3 合成三種外給電子體的步驟方法

(1)合成二異丙基二甲氧基硅烷(DonorP)的步驟方法。在惰性氣體氮氣環境下，通入少量的二氧化碳，將2-氯丙烷加入甲基叔丁基醚溶劑，當加入適量的Mg粉后，在一定的反應時間里，加熱到一定的溫度，把四甲氧基硅烷進行烘干處理，干燥后加入到之前反應的溶劑里面，反應一定時間后，采用蒸餾的方法除去里面多余的溶劑，分別采用苯和二甲苯溶劑進行清洗，最后得到二異丙基二甲氧基硅烷。

(2)合成二異丁基二甲氧基硅烷(DonorB)的步驟方法。在惰性氣體氮氣環境下，通入少量的二氧化碳，將1-氯異丁烷加入甲基叔丁基醚溶劑，再加入適量的Mg粉，在一定的反應時間里，加熱到一定的溫度，把四甲氧基硅烷進行烘干處理，干燥后加入到之前反應的溶劑里面，反應一定時間后，采用蒸餾的方法除去里面多余的溶劑，分別用苯和二甲苯溶劑進行清洗，最后分餾得到二異丁基二甲氧基硅烷。

(3)合成異丁基異丙基二甲氧基硅烷(IBIPDMS)的步驟方法。在惰性氣體氮氣環境下，通入少量的二氧化碳，將1-氯異丁烷加入甲基叔丁基醚溶劑，再加入適量的Mg粉，在一定的反應時間里，加熱到一定的溫度，把四甲氧基硅烷進行烘干處理，干燥后加入到之前反應的溶劑里面，反應一段時間后，除去溶劑，用苯和甲醇溶劑清洗，制出異丁基三甲氧基硅烷，在惰性氣體氮氣環境下，將2-氯丙烷加入甲基叔丁基醚溶劑，再加入適量的Mg粉，在一定的反應時間里，加熱到一定的溫度，把前面制備的異丁基三甲氧基硅烷加入到溶劑中，反應完全后，用苯和二甲苯溶劑清洗，最后得到異丁基異丙基二甲氧基硅烷。

1.4 表征方法

使用氣相色譜分析制備出的外給電子體：試驗使用的色譜柱是SE54石英毛細管色譜柱，色譜柱的柱長是30m，色譜柱的直徑0.53mm×1.0μm，采用汽化室的進樣溫度為300℃，柱溫200℃，色譜柱的柱前壓為0.02MPa，取0.1～0.2g的樣品進行測樣準備，加入裝有硫酸的容量瓶中，待煙消失后加100mL正己烷搖勻，準備進行分析。

2 結果與討論

2.1 用氣相色譜對外給電子體進行分析

在表1中得到的數據是我們前面合成出來的三種外給電子體二異丙基二甲氧基硅烷、二異丁基二甲氧基硅烷和異丁基異丙基二甲氧基硅烷的氣相色譜分析數據，我們把以上三種外給電子體與工業常用的DonorC外給電子體做一個色譜測試的比較，通過對比我們發現以上合成的三種外給電子體的色譜分析數據都比DonorC外給電子體的色譜測試純度數據要高，三種外給電子體都能達到工業合成聚丙烯用的外給電子體的標準，因此，我們合成的三種外給電子體可以在聚丙烯合成試驗中應用。

表1 外給電子體的對比色譜數據

2.2 選擇三種外給電子體反應的條件

2.2.1 Donor P的反應時間和反應溫度與產率的關系

如表2所示：反應時間與產率的關系試驗中，共測了5組數據，分別是1h，2h，2.5h，3h，4h，試驗結果顯示：隨反應時間增加，反應物的產率先增加后減小，當反應時間達到2.5h時產率最高，高達68%，超過2.5h后，產率又呈降低趨勢。原因是：反應時間過短，反應不能充分的進行，反應時間越長又會導致大量的副反應生成，致使產率降低。因此，在2.5h的時候產率最高。

如表3所示：反應溫度與產率的關系試驗中，共測了5組溫度分別為20℃，50℃，60℃，70℃，80℃，在實驗的過程中發現隨反應溫度的升高，Donor P的產率先增加后逐漸減小，當反應溫度達到60℃時產率最高，超過60℃后，產率又逐漸降低。原因是：反應溫度過低，反應不能充分的進行并且會有大量的副反應生成，反應溫度過高，也會導致大量的副產物生成，致使產率降低，因此，反應溫度在60℃的時候產率最高。

表2 反應時間與產率的關系

表3 反應溫度與產率的關系

2.2.2 Donor B的反應時間和反應溫度與產率的關系

如表4所示：反應時間與產率的關系試驗中，共測了5組數據，分別是2h，3h，3.5h，4h，5h，試驗結果表明：隨反應時間增加，反應物的產率先增加后減小，當反應時間達到3h時產率最高，高達66%，超過3h后，產率又呈降低趨勢。原因是：反應時間過短，反應不能充分的進行，反應時間越長又會導致大量的副反應生成，致使產率降低。因此，在3h的時候產率最高。

如表5所示：反應溫度與產率的關系試驗中，共測了5組溫度分別為10℃，30℃，35℃，40℃，60℃，在實驗的過程中發現隨反應溫度的升高，產率先增加后逐漸減小，當反應溫度達到35℃時產率最高，超過35℃后，產率又逐漸降低。原因是：反應溫度過低，反應不能充分的進行并且會有大量的副反應生成，反應溫度過高，也會導致大量的副產物生成，致使產率降低，因此，反應溫度在35℃的時候產率最高。

表4 反應時間與產率的關系

表5 反應溫度與產率的關系

2.2.3 IBIPDMS的反應時間和溫度與產率的關系

如表6所示：反應時間與產率的關系試驗中，共反應測了5組數據，分別是0.5h，1h，1.5h，2h，3h,試驗結果表明：隨反應時間增加，反應物的產率先增加后減小，當反應時間達到1.5h時產率最高，高達65%，超過1.5h后，產率又呈降低趨勢。原因是：反應時間過短，反應不能充分的進行，反應時間越長又會導致大量的副反應生成，致使產率降低。因此，在1.5h的時候產率最高。

如表7所示：反應溫度與產率的關系試驗中，共測了5組溫度，分別為10℃，30℃，35℃，40℃，60℃，在實驗的過程中發現隨反應溫度的升高，產率先增加后逐漸減小，當反應溫度達到35℃時產率最高，超過35℃后，產率又逐漸降低。原因是：反應溫度過低，反應不能充分的進行并且會有大量的副反應生成，反應溫度過高，也會導致大量的副產物生成，致使產率降低，因此，反應溫度在35℃的時候產率最高。

表6 反應時間與產率的關系

表7 反應溫度與產率的關系

3 結語

通過上述試驗，結果表明：合成出來的三種外給電子體二異丙基二甲氧基硅烷、二異丁基二甲氧基硅烷和異丁基異丙基二甲氧基硅烷，二異丙基二甲氧基硅烷當反應溫度在60℃，反應時間達到2.5h的時候外給電子體的產率是最高的。二異丁基二甲氧基硅烷在反應溫度35℃，反應時間達到3h的時候外給電子體的產率是最高的。異丁基異丙基二甲氧基硅烷在反應溫度35℃，反應時間達到1.5h的時候外給電子體的產率是最高的。