[发明专利]制备超高分子量聚乙烯高端树脂用单活性中心催化剂及制法和应用

说明书

本发明涉及制备超高分子量聚乙烯高端树脂用单活性中心催化剂及制法和应用，将醇与原始载体以一定比例加入反应瓶，升温加热，加入内给电子体，高速搅拌反应一定时间，最后所得混合物迅速压入大量低温正己烷中定型，得到固体；该固体进行前处理，得到用于负载的高活性催化剂载体；将金属催化剂用有机溶剂溶解，加入活化物质，搅拌均匀，得到金属催化剂溶液；将金属催化剂溶液与处理后的高活性载体混合均匀，制得单活性中心催化剂；与现有催化剂相比，采用本发明单活性中心催化剂制备的超高分子量聚乙烯树脂产品分子量大小可控、分子量分布窄，粒径小，粒径分布窄且可控；可用于制备中强中模和高强高模纤维；以及力学性能优异、充放电安全等级高、厚薄均匀的锂电池隔膜。

技术领域

本发明涉及烯烃聚合催化剂的合成工艺和催化乙烯聚合工艺，具体涉及一种生产超高分子量聚乙烯高端专用树脂催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

超高分子量聚乙烯由于其分子链长，分子量高，具有其它材料不可比拟的优异性能——高强度、耐化学腐蚀、摩擦系数低等，被广泛应用于国防、航空航天、纺织、环保、电子、食品、化工、造纸、农业、医疗、体育、娱乐等领域，超高分子量聚乙烯的主要制品有隔膜、纤维、板材、管材、棒材、多孔材料和异型材等，但这些材料在耐温、抗蠕变等方面性能较差，生产一种具有一定功能性的超高分子量聚乙烯树脂具有十分重要的意义。

UHMWPE纤维是世界三大特种纤维之一，是目前已工业化纤维材料中比强度和防弹性能最高的纤维。UHMWPE纤维具有优异的高强、耐磨性、耐化学腐蚀、耐低温、耐紫外辐射等性能，广泛应用于国防军事、航空航天、海洋工程、石油化工和体育休闲等领域，是重要的战略物资。UHMWPE纤维质轻高强，被广泛应用于各种飞机的翼尖结构、飞船结构、飞机驾驶舱内壁、飞机座舱防弹门浮标飞机和航天飞机的着陆用减速降落伞等，需求量大。UHMWPE纤维性能很大程度上取决于纤维级树脂的品质，纤维级树脂需具有低的分子量分布、合理的分子量、均匀的粒径及分布、适当的堆密度、良好的颗粒形态。

超高分子量聚乙烯隔膜作为锂电池隔膜中的高端产品，综合性能优异，特别在高温下熔体呈凝胶状，对过度充电或者温度升高时短路、爆炸具有优良的安全保护，是动力用锂电池隔膜材料的首选。随着新能源动力汽车的推广，UHMWPE锂电隔膜的使用将成倍增长。由于超高分子量聚乙烯隔膜具有很强的抗外力穿刺能力，降低了电池的短路率，从而提高了安全性。隔膜耐热性能好，提高了闭孔温度，延长了使用寿命，提高了安全性。各国研究机构也针对现有隔膜性能的不足，积极致力于高性能动力锂离子电池隔膜的开发，研究的热点主要聚集在成本低、制作工艺简单、孔径尺寸适当、空隙率和力学性能高、耐高温和耐大电流充放电特性好、均一性和稳定性能满足要求的高性能动力锂电池隔膜，将对于提高电池性能和降低电池成本具有重要的实际意义。

因此，高端聚乙烯树脂的发展要兼顾性能与成本，平衡各方面因素，制备出性能、安全性与成本最优的功能性高端超高分子量聚乙烯树脂，具有重要的意义。

中国专利201610250772.X中，在茂金属催化剂、非茂金属催化剂、单活性中心催化剂、铬系催化剂和齐格勒-纳塔催化剂和氢气的作用下，在溶剂油中加入改性剂，采用低压淤浆法制得超高分子量聚乙烯树脂，该方法过程复杂，改性剂用量大，制备过程用到氢气，增加了危险性。中国专利201610693183.9采用Z-N催化剂在聚合釜中进行功能单体和乙烯的淤浆聚合反应制备聚乙烯树脂，该专利所用催化剂制备过程较复杂，所得聚乙烯树脂应用单一，不适合大面积推广。中国专利201210005685.X中将催化剂负载在无机颗粒上，通过聚合反应得到超高分子量聚乙烯纤维，所得树脂的分子量很大，且树脂的分子量分布宽，对后续加工造成了困难。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够合成出分子量可控、粒径分布均匀的高端聚乙烯专用树脂的制备超高分子量聚乙烯高端树脂用单活性中心催化剂及制法和应用。