[发明专利]超高分子量聚乙烯、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及特种聚乙烯及其应用，更具体而言，涉及一种超高分 子量聚乙烯、其制备方法及其应用。本发明的超高分子量聚乙烯可应 用于纺织、造纸、包装、运输、机械、化工、采矿和医疗等领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指相对分子质量在150万克/ 摩尔以上的线型结构聚乙烯，具有普通聚乙烯所没有的优异耐磨损性 能、极高的抗冲击强度、极好的自润滑性能、优良的耐化学药品性和 耐低温性能、优异的抗粘附性、卫生无毒无污染、可再循环回收利用 等优点，已被广泛地应用于纺织、造纸、食品、化工、包装、农业、 建筑、医疗、过滤器材的滤芯、体育、娱乐、军事等领域。

由于超高分子量聚乙烯的相对分子质量远远大于常规聚乙烯，难 以像常规聚乙烯一样进行挤出造粒，只能以粉末形式使用。因此，该 聚合物的颗粒形态(比如堆密度、平均粒径和粒径分布等)就变得至 关重要了。

目前超高分子量聚乙烯的制备方法主要是采用齐格勒-纳塔催 化剂，在淤浆聚合条件下聚合得到的。比如采用β-TiCl₃/Al(C₂H₅)₂Cl 或TiCl₄/Al(C₂H₅)₂Cl为催化剂，在烷烃类溶剂中常压或接近常压，75～ 85℃条件下使乙烯聚合得到相对分子质量在150万克/摩尔～500万克 /摩尔的UHMWPE。又比如以氯化镁为载体，三乙基铝、三异丁基铝 等为助催化剂，通过改变载体的活化温度，在菲利浦环管反应器中进 行乙烯聚合生产超高分子量聚乙烯。

CN200410024103.8公开了一种超高分子量聚乙烯的制备方法， 其是在烷烃类溶剂为分散介质，钛化合物为催化剂，有机铝化合物为 助催化剂，聚合温度40～120℃，聚合压力0.1～3.0MPa条件下使乙 烯单体发生聚合反应得到超高分子量聚乙烯。其目的是为了获得具有 良好流动速率和加工性能的超高分子量聚乙烯。

为了获得高堆密度的超高分子量聚乙烯，专利ZL94116488.8公 开了一种具有高堆密度的超高分子量聚乙烯的制备方法，其是通过混 合催化剂催化乙烯聚合而得到的，所采用的催化剂含有机铝化合物和 钛组分。CN200410054344.7所公开的一种超高分子量聚乙烯催化剂 及其制备方法及应用，所涉及的催化剂也是采用镁化合物负载含钛组 分和含硅组分构成，在有机铝化合物存在下制备超高分子量聚乙烯。 CN200710042467.2公开了一种超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方 法。其催化剂主体组分的制备通过以下步骤得到：(1)卤化镁与醇反 应形成镁化合物；(2)镁化合物与具有至少一个卤素基团的硅化合物 反应形成一中间产物；和(3)中间产物与钛化合物反应制备催化剂 主体组分；在各反应步骤中可以选择性的添加苯甲酸酯类化合物。该 超高分子量聚乙烯催化剂具有活性高并且超高分子量聚乙烯具有堆 密度高的特点。

CN200710042468.7公开了一种超高分子量聚乙烯催化剂及其制 备方法。其催化剂主体组分通过以下步骤制备的：(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。该超高分子量聚乙烯催化剂具有活性高 并且超高分子量聚乙烯具有堆密度高的特点。US4962167A1公开了 通过卤化镁化合物和钛醇化物的反应产物与卤化铝和硅醇化物的反 应产物之间的相互反应来获得。US5587440也公开了通过有机铝化 合物还原卤化钛(IV)且经过后处理过程来得到具有窄粒子大小分布 且高堆密度超高分子量聚乙烯的制备方法，但催化极活性偏低。

专利ZL00819563.3、US6384163B1公开了用于制备超高分子量 聚乙烯的催化剂和利用其制备超高分子量聚乙烯的方法。其催化剂是 通过如下步骤制备的：(1)通过使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；(2)该溶液与具有至少一个羟 基的酯化合物和具有烷氧基的硅化合物反应；和(3)向其中加入钛 化合物和硅化合物的混合物制备固体钛催化剂。该催化剂具有优异的 催化活性，并且有助于制成具有大堆密度和窄粒子分布的超高分子量 聚乙烯，同时没有过大和过小的粒子。