[发明专利]制备聚α-烯烃的新型催化剂

说明书

技术领域

本公开内容涉及可用于制备高粘度聚α-烯烃(PAO)的新型单环戊二烯基(“单-Cp”)金属茂催化剂化合物。

背景技术

PAO认为是作为高性能合成润滑剂基料异常有用的一类材料。它们表现出在低温下优异的流动性，良好的热稳定性和氧化稳定性，在高温下低的蒸发损失，高粘度指数，良好的摩擦行为，良好的水解稳定性和良好的耐侵蚀性。PAO可与矿物油、合成烃液和酯混容。因此，PAO适合用于发动机油、压缩机油、液压油、齿轮油、润滑脂和功能流体。

烯烃聚合催化剂在工业中具有重要的应用。因此，找到提高催化剂的商业实用性和产生具有改进性能的聚合物的新型催化剂存在利益。存在用于烯烃聚合的各种催化剂。传统上已经使用Friedel-Craft催化剂，例如三氯化铝或三氟化硼，和质子促进剂。对高质量PAO的需求这几年来越来越多，然而，推动对Friedel-Craft方法的替代方案的研究。

金属茂催化剂体系是一种这样的替代方案。大多数金属茂的关注集中于高粘度指数PAO(HVI-PAO)和用于工业和商业应用的更高粘度的油。实例包括美国专利6,706,828，所述专利公开了由某些金属茂催化剂的内消旋型与甲基铝氧烷(MAO)制备PAO的方法。其它文献已经使用各种并非通常已知用于制备具有任何特定立构规整度的聚合物或低聚物的金属茂催化剂制备各种PAO。实例包括美国专利5,688,887；6,043,401；5,087,788；6,414,090；6,414,091；4,704,491；6,133,209；6,548,724和6,713,438。

较少量的关注集中于使用仅包含一个环戊二烯基(“Cp”)环的特定类型的金属茂催化剂制造PAO。这些金属茂催化剂通常称为“单-Cp”或“半夹层”金属茂催化剂化合物。单-Cp金属茂化合物是其中Cp配体之一已经用满足相似的配位-化学目的的阴离子配体替换的化合物。双-Cp金属茂化合物中的活性物质是14-电子阳离子[Cp₂MR]⁺。单-Cp化合物中一个cP配体被烷基替代提供10-电子阳离子[CpMR₂]⁺作为活性物质。此种物质是更缺电子，空间更少阻碍的，并具有两个，而不是一个，用于单体键接的空配位点。因而，单-Cp金属茂化合物的催化行为一般预期不同于相关的双-Cp金属茂化合物。

作为双-Cp金属茂催化剂的配体的额外的Cp基团使活性催化剂位点稳定，并施加影响催化剂性能和所形成的PAO的特性的空间和电子影响。这种第二Cp配体的作用的一些方面可以被其它配体补充，然而，不同的配体可能引起在其它方面相似的催化剂不同地作用。包含桥联基团、芳族基团和额外的R₂配体的单-Cp基于钛的金属茂化合物作为聚合催化剂公开在J Sa β mannshausen等人的J.Organomet.Chem.1999,592,84-92中。然而，所述参考文献指出相当弱配位的侧挂配体，例如苯基对聚合催化剂的行为的影响难以预测。美国专利7,056,995公开了使用相似的催化剂用于低分子量烯烃，主要是乙烯的三聚以选择性地获得1-己烯，但是没有说明这些催化剂可以用于获得更高分子量PAO。单-Cp催化剂的其它实例包括美国专利RE40234E(可用于制备结晶PAO，尤其是聚丙烯的单-Cp化合物)，美国专利5,043,515(包含二茂锆和一种或多种烷基铝氧烷的未桥联单-Cp催化剂，主要可用于聚合低分子量单体，特别是乙烯)，和美国专利7,279,609(可用于α-烯烃三聚的包含可提取的反离子，优选卤素，尤其是氯的单-Cp催化剂)。其它实例包括美国专利5,171,919和6,680,417和美国专利申请公开2004/0038806；2006/0183631和2009/0036621。

仍需要用于烯烃聚合的以实现特定烯烃性能、提高转化率、改进效率或经济性、和/或提供更大工业灵活性的新型和改进的催化剂。特别地，仍需要用于制备具有窄分子量分布(MWD)的高粘度PAO的新方法和催化剂，这种窄分子量分布属性表明PAO将在润滑剂制剂中表现出改进的剪切稳定性。剪切不稳定性可能导致润滑剂中的永久粘度损失，这可能对润滑剂性能和寿命、设备停工期和设备寿命具有不利的影响。本发明涉及可用于制备具有改进的剪切稳定性的高粘度PAO的新型催化剂。

发明内容

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