[发明专利]一种含氧氮杂环的硅烷类化合物及其制备方法和应用及烯烃聚合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氧氮杂环的硅烷类化合物以及该含氧氮杂环的硅烷类化合物的制备方法和应用及烯烃聚合方法。

背景技术

众所周知，用于烯烃聚合和共聚合的催化剂，特别是丙烯聚合催化剂，要使用硅烷化合物作为外给电子体，以提高聚合物的等规度，从而提高聚合物的机械加工性能。

目前常用的硅烷化合物其结构通式为：R_nSi(OR’)_4-n(其中，n为1-3的自然数)，如二苯基二甲氧基硅烷(WO8805056、EP283011)、甲基环己基二甲氧基硅烷(JP02-170803、JP02-229807)、二异丙基二甲氧基硅烷(EP350170)、二异丁基二甲氧基硅烷(EP250229、EP376145)和二环戊基二甲氧基硅烷(JP02-229807)等。

然而，上述已知的硅烷化合物，有些含有苯环，在使用过程中有可能释放出对人体有害的苯，从而造成卫生和健康问题；有些由于一个硅原子上连接有两个空间位阻很高的环状烷基，制备比较困难，并且成本较高；有些尽管制备比较容易，成本也较低，但不是所得的催化剂的活性不高，就是制得的聚合物的等规度不能满足要求。

因此，有必要合成新的硅烷化合物，以解决现有硅烷化合物存在的问题。

例如，日本Tonen Corporation的Tomoko Aoki等人发明了含有四氢呋喃基团的环己基二甲氧基氧杂-3-环戊氧基硅烷(US5,248,803)；美国Himont Incorporated的C.A.Stewort发明了含氮杂环的有机硅烷(EP0410443A1)；日本UBE Industries Ltd.的Hiroyuki Ikeuchi等人的研究发现，含有一个或两个哌啶基团的硅烷，在性能上与烃基硅烷基本相同，也是一类高等规的外给电子体。

现有的硅烷化合物的制备方法，通常是以卤代烷烃为原料，在绝对无水的条件下与金属镁反应，制成格氏试剂，再与烷氧基硅烷反应制得产品。该方法操作条件十分苛刻，反应时如物料加入速度或温度控制不好，极易发生暴沸，甚至引起爆炸。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氧氮杂环的硅烷类化合物及其制备方法和应用及烯烃聚合方法，该含氧氮杂环的硅烷类化合物用作烯烃聚合催化剂的外给电子体化合物时，能够使催化剂的活性高且制得的聚合物的等规度满足要求，而且该含氧氮杂环的硅烷类化合物的制备方法具有反应完全，副产物少，产品易于分离，产品成本较低等优点。

本发明提供了一种含氧氮杂环的硅烷类化合物，其特征在于，该含氧氮杂环的硅烷类化合物具有式(I)所示的结构，

其中，m和n为0或1，且不同时为0；R₁、R₂、两个R₃相同或不相同，各自为直链或支链C₁-C₂₀烷基、C₃-C₂₀环烷基、C₆-C₂₀芳基、C₇-C₂₀烷芳基和C₇-C₂₀芳烷基中的一种。

本发明还提供一种含氧氮杂环的硅烷类化合物的制备方法，该方法包括在置换反应条件下，将式(II)所示的(N-烷基)哌嗪在溶剂存在下与烃基锂进行第一接触，然后将接触后的产物与式(III)所示的硅氧烷化合物进行第二接触；

上述式(III)中的m、R₁、R₂、R₃与上述式(I)中的定义相同，式(II)中的R₄与式(I)中R₁、R₂、R₃的定义相同，R₅为H或碳原子数为1-2的烷基。

本发明还提供了上述含氧氮杂环的硅烷类化合物作为烯烃聚合催化剂中的外给电子体的应用。

本发明还提供了一种烯烃聚合方法，该方法包括在一种烯烃聚合催化剂体系存在下，使烯烃进行聚合，所述烯烃聚合催化剂体系包括含钛固体催化剂组分、烷基铝化合物和外给电子体，其特征在于，所述外给电子体为本发明提供的上述含氧氮杂环的硅烷类化合物。