[发明专利]二氧化硅载体、其制备方法及使用其的金属茂催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及用于烯烃聚合中的金属茂催化剂的二氧化硅载体(其可使反应位点多样化)、其制备方法、使用该二氧化硅载体的金属茂催化剂以及烯烃聚合物。

背景技术

由于广泛用于现有商业生产工艺的齐格勒-纳塔催化剂是多位点催化剂，所生产的聚合物的分子量分布较宽并且共聚单体的化学组成分布也不均一，因此，在获得期望的性质方面是有限制的。

相反，一般金属茂催化剂为具有一种活性位点的单位点催化剂，使用其产生的聚合物具有窄的分子量分布，并且根据催化剂和配体的结构可大体上控制共聚单体的分子量、立构规整性、结晶度，特别是反应性。

金属茂催化剂体系由包含过渡金属化合物的主催化剂(特别是元素周期表中第4族金属作为主组分)以及有机金属化合物助催化剂(包含第13族金属，例如铝，作为主组分)组成。由于该催化剂具有单位点，因而使用其可制得窄分子量分布的聚合物，例如聚烯烃。

聚烯烃的分子量和分子量分布是确定聚合物的物理性质、影响加工性能的流动性及机械性能的重要因素。为了制备各种聚烯烃产物，通过控制分子量分布来改善熔体加工性能是重要的。特别地，对于聚乙烯而言，韧性、强度及环境应力抗性等是非常重要的。因此，建议通过制备具有双峰或宽分子量分布的聚烯烃来改善高分子量树脂的机械性能及低分子量树脂的加工性能的方法。

同时，通常使用二氧化硅作为用于负载型催化剂的载体，并将助催化剂甲基铝氧烷(MAO)及至少一种有机金属催化剂(例如金属茂催化剂)负载于该载体上以制备负载型催化剂。

然而，因为仅存在一种活性位点所以该方法在拓宽分子量分布上有限制，并且表面上的硅氧烷基团的利用率降低，并因此，利用该方法制备聚烯烃时，催化活性低并且无法制备高分子量的烯烃聚合物。

因此，需要研发具备改善的催化活性并能制备具有宽分子量分布的聚烯烃的新催化剂。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供用于金属茂催化剂的二氧化硅载体，其可改善对烯烃聚合物的选择性和催化活性，并可使针对助催化剂的反应位点多样化，从而可拓宽所制备的聚烯烃的分子量分布并且该聚烯烃可具有高分子量，本发明还提供制备该载体的方法。

本发明的另一个目的是提供利用所述二氧化硅载体制备的金属茂催化剂以及利用该催化剂制备的烯烃聚合物。

技术方案

本发明提供二氧化硅载体，其具有位于二氧化硅表面上的至少以下反应位点：-OH；-O-碱土金属-卤素或-O-亚烷基-碱土金属-卤素；及-O-烷基。

本发明还提供制备二氧化硅载体的方法，包括：

(a)对基于二氧化硅的载体进行热处理；以及

(b)用烷氧基烷基-碱土金属-卤素化合物以0.05至2mmol/g-二氧化硅来处理经热处理的二氧化硅。

本发明还提供包含上述二氧化硅载体；金属茂化合物；及助催化剂的金属茂催化剂。

本发明还提供通过在上述金属茂催化剂存在下共聚合至少一种烯烃单体而获得的烯烃聚合物。

有益效果

根据本发明，通过在制备负载型金属茂催化剂时使用相较已知载体具备多样化反应位点的特定二氧化硅载体可提高催化活性。因此，可制备具备更高分子量及更宽的分子量分布的烯烃聚合物。

具体实施方式

下文将详述根据本发明的用于制备负载型金属茂催化剂以及复合负载型金属茂催化剂等的方法。

根据本发明的一个实施方案，提供二氧化硅载体，其具有位于二氧化硅表面上的至少以下反应位点：-OH；-O-碱土金属-卤素或-O-亚烷基-碱土金属-卤素；及-O-烷基。

尽管用于制备负载型金属茂催化剂的二氧化硅仅经过热处理，但由于在负载助催化剂和金属茂催化剂时仅存在一种反应活性位点，因而难以提高催化活性并拓宽分子量分布。

然而，由于本发明的二氧化硅载体在表面上包含至少如上所述的3种反应位点，其可将针对制备负载型金属茂催化剂时使用的助催化剂和金属茂化合物的反应活性位点增加到至少3种。因此，根据本发明，在制备烯烃聚合物时，负载型金属茂催化剂可拓宽分子量分布，并且可具有高分子量。并且，由于使用了所述二氧化硅载体，负载型金属茂催化剂的活性可提高，从而以高产率制得具有高分子量的聚烯烃。

反应位点是指可与金属茂化合物、助催化剂或其混合物发生反应的位点，使得金属茂化合物和助催化剂可被负载。