[发明专利]乙烯共聚物、其制备方法以及应用

说明书

相关申请的相互引用

本申请要求2010年1月22日提交的美国临时申请61/297,621(2010EM012)的优先权以及权益以及2010年7月29日提交的美国临时申请61/368,997(2010EM200)的优先权以及权益。本申请与2010年4月16日提交的美国专利申请12/761,880(2009EM079/2)；2010年4月16日提交的美国专利申请12/762,096(2009EM082/2)；2009年9月29日提交的美国专利申请12/569,009(2009EM210)；以及2010年4月15日提交的申请号为PCT/US2010/031190(2009EM210)的PCT申请相关,其中每一个依次要求2009年4月28日提交的申请号为61/173,528(2009EM079)的临时申请以及2009年4月28日提交的申请号为61/173,501(2009EM082)的临时申请的优先权,它们的说明书整体引入作为参考。

技术领域

本发明涉及乙烯共聚物,它们的制备以及它们的应用，尤其作为润滑油的粘度改进剂。

背景技术

乙烯共聚物,尤其是乙烯与丙烯连同任选的非共轭二烯的共聚物,广泛用作热塑性聚合物，在硫化以及以及未硫化的两种组合物中、在掺混物中作为弹性体聚合物以及作为润滑油配方中的粘度改进剂。这些材料用作粘度改进剂的一个实例公开在美国专利US 6,589,920中。

乙烯共聚物的弹性体性能基本上取决于该共聚物乙烯含量，由于具有高乙烯含量材料具有较少量的缠结(entanglement)分子量。该溶液性能也基本上取决于乙烯含量；低乙烯含量EP共聚物当其打算用作蜡质基本原料油的粘度改进剂时是合乎需要的因为这提供极好的低温性能同时保持优良增稠功效。此外，对于许多用途而言，需要低分子量EP共聚物，比如当用于机油配方时为满足剪切稳定性规范。

然而，EP低乙烯含量共聚物，例如，40-55重量%(wt.%)乙烯，以及低分子量，例如，低于100,000g/mol,一般很难制备和处理，尤其使用大多数茂金属催化剂体系时。由此，这些材料倾向于是无定形的以及倾向于聚集或者冷流以及粘到加工设备上。

高乙烯含量乙烯共聚物，例如，范围为70wt.%至90wt.%，因为它们结晶度低、模量低、以及高柔韧性而导致的突出的低温冲击强度，所以也是需要的。此外,乙烯含量范围为70wt.%至90wt.%的茂金属-基EP共聚物显示很好的感官性能,即，几乎无气味/味道/可萃取物，由于它们的分子量分布相比齐格勒/纳塔基共聚物窄。然而,此外，由于使用大多数茂金属-基以及齐格勒/纳塔-基催化剂体系制备的无规共聚物固有的低熔点，这些共聚物难以处理以及具有不可接受的低工作温度。

因此对既具有低乙烯含量又具有低分子量的乙烯共聚物存在需要，其可以在常规加工设备中处理而没有在加工、包装以及运输期间的附聚问题。此外,对具有高乙烯含量与低分子量结合的乙烯共聚物存在需要以及其显示出熔点提高而无没有损失它们的低温性能。

发明内容

现发现通过使用特定的茂金属催化剂体系，可以制备出低分子量乙烯共聚物，其具有足够结晶度以减少在低乙烯含量下的附聚问题以及提高在高乙烯含量下的熔点,二者都不会对该共聚物低温性能有不利影响。

一方面,提供乙烯共聚物，其包含40wt.%至70wt.%衍生自乙烯的单元以及至少30wt.%衍生自至少一种具有3-20个碳原子的α-烯烃的单元，其中该共聚物具有以下性能：

(a)重均分子量(Mw)，通过GPC测量，范围为50,000-200,000g/mol；

(b)熔点(Tm)，按℃计，通过DSC测量，其满足关系：

Tm>3.4×E-180

其中E是该共聚物中衍生自乙烯的单元的重量%；

(c)Mw/Mn的比率为约1.8-约2.5；

(d)第4族金属含量不大于5ppm；以及

(e)第4族金属的wt ppm/第5族金属的wt ppm的比率至少为3。

在一些实施方案中,所述共聚物包含40wt.%至55wt.%衍生自乙烯的单元以及60wt.%至45wt.%衍生自至少一种具有3-20个碳原子的α-烯烃的单元。

在一些实施方案中，该共聚物的熔点(Tm)按℃计，通过DSC测量,其满足关系:Tm>3.4×E-170，或者关系:Tm>3.4×E-160，或者关系:Tm>3.4×E-90，其中E的定义如上。