[发明专利]超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯的催化剂，及该催化剂的制备方法。

背景技术

按照ASTM4020定义，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是具有2.30或更高的相对粘度的直链聚乙烯，该相对粘度是在135℃下100ml的0.05％十氢萘溶液中测定的。相对于其它聚乙烯而言，它具有高耐磨性，极好的韧性和热稳定性，广泛应用于纺织工业，机械工程、化学工业和采矿业。

对于超高分子量聚乙烯而言，除了分子量的大小可影响其机械性能和加工性能外，超高分子量聚乙烯的粒径大小和粒径分布也同样有着重要的作用。所以目前对于超高分子量聚乙烯催化剂的研究主要包括(1)提高催化剂的聚合活性；(2)通过调整催化剂的配方，使分子量在一定范围内可调；(3)调整催化剂的粒径而改善聚乙烯的粒径。

中国专利94105011公开了二烷基镁与卤化剂反应形成主要由通式Mg-X₂构成的反应物，再与钛化合物在供电子体作用下反应，所述供电子体选择羧酸酯、醚、酮、酰胺或含氧的磷或硫化物。可以制备粒度分布窄、粒子平均直径在100-200um的超高分子量聚乙烯。虽然聚合物的粒径分布比较理想，但催化剂的聚合活性不高。

ZL00819563.3公开的超高分子量聚乙烯催化剂的制备方法包括i)通过卤化镁化合物和铝或硼化合物的混合物与醇接触反应制成镁化合物溶液，ii)该溶液与至少一个含羟基的酯化合物和具有烷氧基的硅化合物(R_nSi(OR’)_4-n)反应，和iii)加入钛化合物和硅化合物(R_nSiCl_4-n)的混合物制备固体钛催化剂。该催化剂具有较好的活性，聚乙烯堆积密度比较高，但在该催化剂的制备过程中需要使用大量的四氯化钛进行后处理，这将在工业化生产中给后处理工作带来较大的问题和环境污染，同时催化剂聚合时要进行预聚合。

针对以上现有技术存在的不同缺陷，本发明将提供一种用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂，不仅具有优异的聚合活性，而且催化剂不用预聚合就可以直接用于乙烯的聚合，同时聚乙烯的堆密度比较高，细粉含量少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种超高分子量聚乙烯催化剂。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种超高分子量聚乙烯催化剂的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种超高分子量聚乙烯催化剂在乙烯均聚或共聚合中的应用。

一种超高分子量聚乙烯催化剂，该催化剂包含催化剂主体组分和助催化剂，其中催化剂主体组分的制备是通过以下步骤得到的：

(1)卤化镁化合物与醇类化合物、钛酸酯类化合物反应形成镁化合物溶液，

(2)镁化合物溶液与氯化烷基铝化合物反应，得到一中间产物，

(3)中间产物再与钛化合物、给电子体反应。

本发明中所述的卤化镁化合物包括：二卤化镁化合物，例如氯化镁、溴化镁、碘化镁或氟化镁；烷基卤化镁化合物，例如甲基卤化镁、乙基卤化镁、丙基卤化镁、丁基卤化镁、异丁基卤化镁、己基卤化镁或戊基卤化镁；烷氧基卤化镁化合物，例如甲氧基卤化镁、乙氧基卤化镁、异丙基卤化镁、丁氧基卤化镁或辛氧基卤化镁。上述化合物中，可以使用一种卤化镁化合物，也可以使用两种或两种以上卤化镁化合物的混合物。本发明优选二卤化镁，更优选氯化镁。

本发明所述的醇包括具有4～20个碳原子的醇，优选具有4～10个碳原子的醇，如异丁醇、2-乙基己醇、2-甲基戊醇、2-乙基丁醇、辛醇等。更优选2-乙基己醇。

本发明所述的氯化烷基铝化合物可以通式R¹_nAlCl_3-n表示，其中R¹是具有1～14个碳原子的烷基，1≤n＜3，可以使用的化合物如一氯二乙基铝、二氯一乙基铝、氯化二异丙基铝、倍半氯化乙基铝、倍半氯化丁基铝等，优选一氯二乙基铝。

本发明所述的钛酸酯类化合物可以通式Ti(OR²)_b表示，其中R²是具有1～10个碳原子的烷基，b是1-4的整数，可以使用的化合物如钛酸正丁酯、钛酸异丙酯、钛酸异丁酯、钛酸正己酯、钛酸戊酯等。优选钛酸正丁酯。