[发明专利]一种分子量窄分布聚丙烯

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子量窄分布聚丙烯及其制备，特别涉及一种采用Ziegler-Natta催化剂、反应器聚合直接制备的分子量窄分布丙烯聚合物。

背景技术

聚丙烯的分子量分布宽度是一个重要的结构参数，直接影响着聚丙烯的加工行为及其物理机械性能。分子量窄分布的聚丙烯在流动过程中具有更宽的牛顿平台区，其粘度随剪切速率波动的变化较小，挤出量更容易稳定控制，特别适合一些要求低粘度、高流动性的成型方法。例如在纺丝等应用方面需要将聚丙烯的分子量分布控制为窄分布，以提高喷丝口压力稳定性，确保喷出丝的细度均匀；对于高流动注射成型，分子量窄分布有利于降低制品的翘曲变形并改善制品的冲击性能；在不添加增透剂的情况下，分子量窄分布也有利于提高样品的透明性，降低雾度。工业上制备分子量窄分布聚丙烯的方法通常是通过过氧化物降解得到(所谓可控流变聚丙烯)，但使用过氧化物一方面增加了产品的成本，同时残留的过氧化物也容易引起最终制品产生味道而限制其在某些领域的应用。

发明内容

本发明人经研究发现，采用Ziegler-Natta催化剂可以通过反应器聚合直接制备分子量窄分布的丙烯聚合物。

因此，本发明第一个目的是提供一种分子量窄分布聚丙烯。采用本发明制备的窄分子量分布聚丙烯不使用过氧化物，降低了成本，并且没有异味，与降解法窄分子量分布聚丙烯相比具有更高的结晶温度，表明其具有更快的结晶速度，有利于缩短成型加工周期，提高成型效率。进一步地，本发明提供的分子量窄分布聚丙烯等规度较高且可调，熔点和结晶温度均较高，具有更好的性价比和更广泛的应用。

本发明的分子量窄分布聚丙烯，分子量分布指数Mw/Mn为2.5-5.5，优选3.0-4.9；分子量分布宽度中的高分子拖尾指数PI_HT大于1.9，优选大于2.1。高分子拖尾指数PI_HT是本发明分子量窄分布聚丙烯区别于过氧化物降解得到的分子量窄分布聚丙烯的重要特征之一，PI_HT高表明聚丙烯中存在更显著的大分子链尾端，大分子链尾端在结晶中能够优先成核，使聚丙烯的结晶温度升高、结晶速度加快，有利于缩短成型周期，提高成型效率。

本发明的分子量窄分布聚丙烯的全同立构五单元组[mmmm]等规序列含量大于85％，优选大于90％，更优选大于93％。

本发明的分子量窄分布聚丙烯不含有丙烯2，1插入和1，3插入所引起的区位异构结构。对于通常意义上等规度相同的聚丙烯，区位异构结构的存在会导致样品熔点的降低，从而影响其使用温度等性能。

本发明的分子量窄分布聚丙烯的结晶温度Tc大于113℃，优选高于115℃。

本发明的分子量窄分布聚丙烯的二甲苯可溶物含量小于4.4wt％，优选小于2.3wt％，更优选小于1.6wt％。通常意义上，二甲苯可溶物含量低，材料的等规度较高，因此刚性和耐热性较好。此外，对某些接触食品、药品或溶剂的材料，二甲苯可溶物含量低，可迁移出、或被溶解出或萃取出的物质的含量低，使用上更为安全可靠。

本发明所述的聚丙烯，在分子量窄分布的基础上，其熔体流动速率MFR范围为0.01-1000g/10min，优选1-1000g/10min，更优选1-399g/10min，特别优选10-100g/10min。一般认为，聚合过程中引入链转移剂会导致聚合物分子量分布变窄。丙烯聚合中，通常加入氢气作为链转移剂来调节聚合物的分子量和熔体流动速率，氢气浓度越高，得到产品的分子量越低，熔体流动速率越高。有研究指出，对于一些高效聚丙烯催化剂，其产品的分子量分布宽度与加入的氢气浓度呈反比。这就意味着要得到同样的窄分子量分布，熔体流动速率低的样品制备起来比熔体流动速率高的样品更困难。本发明可同时满足聚丙烯的熔体流动速率和分子量窄分布的要求，以适应材料的加工和使用需要。

本发明所述的分子量窄分布聚丙烯是通过反应器聚合直接制备得到的，不仅具有窄的分子量分布，还具有高的高分子拖尾指数PI_HT。

本发明的第二个目的是提供一种本发明所述分子量窄分布聚丙烯的制备方法，所述制备方法包括：

(1)在Ziegler-Natta催化剂存在下进行丙烯预聚合；

(2)在步骤(1)得到的丙烯预聚物存在下进行丙烯聚合。

具体包括以下步骤：