中國科學院長春應用化學研究所在用于合成橡膠新型高效稀土催化體系的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用方面的系列成果，近日榮獲2014年吉林省技術發(fā)明獎一等獎。
該成果發(fā)明的高活性稀土催化體系應用于萬噸級稀土異戊橡膠工業(yè)化裝置，每噸異戊橡膠產(chǎn)品催化劑成本降至400元以下，聚合時間由平均7小時縮短至2.5小時，產(chǎn)品質(zhì)量達到國內(nèi)外同類最好水平，并在全鋼載重子午胎上首次實現(xiàn)了稀土異戊橡膠對天然橡膠的100%替代;應用在萬噸級稀土順丁橡膠工業(yè)化裝置上，每噸順丁橡膠產(chǎn)品主催化劑成本降至300元以下，極大降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量達到國內(nèi)外同類水平。替代天然橡膠的稀土異戊橡膠和滿足安全節(jié)能綠色輪胎要求的稀土順丁橡膠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，由此可以大大提速。
據(jù)介紹，上世紀60年代長春應用化學研究所首先開展了稀土催化合成橡膠的研究。但聚合活性偏低，合成橡膠鏈結構、微觀結構、相對分子質(zhì)量及其分布可控性較差等一系列問題，至今在全球范圍都未能很好解決。
長春應用化學研究所科技人員從稀土元素特點和稀土催化合成橡膠的基礎理論入手，解決了稀土催化劑高度締合等問題，提出了新的配位聚合合成橡膠的微觀結構形成機理，發(fā)明了配位可逆鏈轉移聚合方法。在稀土催化體系的高活性、高立構定向性和相對分子質(zhì)量及其分布的可控性等方面取得了原創(chuàng)性和系統(tǒng)性的研究成果。
項目組開發(fā)了高活性、高順式定向性、高度均相穩(wěn)定的稀土催化體系。首次提出了稀土化合物高度締合是稀土催化劑聚合活性低、分子質(zhì)量分布寬的首要因素，并通過特定結構的配體使稀土催化劑締合分子簇轉化為單一分子催化劑，成功開發(fā)了具有高活性、高順式定向性、高度均相穩(wěn)定的“均一化”稀土催化劑，提高了稀土利用率，并且聚合物微觀結構、相對分子質(zhì)量及其分布具有可控性。
他們還提出配位可逆鏈轉移聚合合成橡膠的理論和方法，將傳統(tǒng)配合聚合合成橡膠中的鏈轉移反應由不可逆變?yōu)榭赡?，避免了由鏈轉移引起的終止反應，提高了稀土元素的利用率，使聚合反應由不可控變?yōu)榭煽?，使制備窄分子質(zhì)量分布合成橡膠及其鏈端功能化成為現(xiàn)實。
應用新型稀土催化體系和配位鏈轉移聚合技術，并結合項目組設計的高效聚合工藝、凝聚和后處理技術、加工技術等核心的關鍵技術，萬噸級異戊橡膠的主催化劑消耗僅為0.18千克/噸產(chǎn)品，在萬噸級丁二烯聚合工藝中，主催化劑消耗甚至達到0.056千克/噸產(chǎn)品，遠高于國際最高水平，極大的降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
