[发明专利]一种生产宽分子量分布聚乙烯的催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种生产宽分子量分布聚乙烯的催化剂及其制备方法，所述催化剂包括活性组分和惰性载体，其活性组分为钨元素、钒元素、钛元素、锑元素。该催化剂的制备方法为：通过将含有钨盐、钒盐按照一定的比例制成溶液对无机载体进行浸渍，干燥后通过气相沉积法将钛元素至无机载体上，焙烧后通过气相沉积法将锑元素负载至无机载体上，焙烧、活化后制得最终的催化剂。本发明所述催化剂可在单一反应器中生产乙烯均聚或者乙烯与α‑烯烃的共聚物。该方法制备的催化剂稳定性好、催化活性高，得到的聚乙烯树脂分子量分布宽，且可以通过对组分的调整容易地得到所需聚乙烯树脂的力学性能。

技术领域

本发明涉及聚烯烃催化剂制备技术领域，具体涉及一种生产宽分子量分布聚乙烯的催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

聚乙烯具有优良的力学性能、耐化学腐蚀性能、电绝缘性能、耐低温性能和优良的加工性能，是当今世界上产量和消费量最大的通用塑料，其制品广泛应用于工业、农业、汽车以及日常生活等各个领域。近年来，开发兼顾加工性能和力学性能的聚乙烯产品逐渐成为聚烯烃工业的发展方向。聚乙烯材料的机械力学性能和流变性能与分子量及其分布有直接的关系。通常聚乙烯产品分子量越高，机械力学性能越好，但可能会使其流变性能下降，不利于产品的加工。而具有宽分子量分布的聚乙烯产品则能兼顾良好的机械力学性能与加工性能，逐渐得到了下游客户的重视。

目前已知的聚乙烯催化剂主要有齐格勒-纳塔(Z-N)型催化剂、钒系催化剂、铬系催化剂和茂金属催化剂以及其他一些非茂金属类的催化剂。其中，钒系催化剂在催化烯烃聚合时，连增长速率极高，和生成高分子量的聚合物。此外，钒系催化剂可生产乙烯/α-烯烃的共聚物，并且有很高的α-烯烃插入量。

专利US4199475中报道了一种将钛酸四乙酯及三氯氧钒负载在硅胶上制备的催化剂，可生产宽分子量分布的聚乙烯，且对氢调有很高的响应值。

专利CN103145897中报道了一种负载型金属氧化物双活性中心乙烯聚合催化剂的制备及应用。其是在传统的Phillips铬系催化剂上通过负载引入钒活性组分，使其成为具有铬、钒元素氧化物双活性中心的聚乙烯催化剂。

专利CN107778391中报道了一种负载型铬钨双金属催化剂的制备方法。其通过在无机载体上先后或同时负载钨元素与铬元素的活性组分，使其成为具有钨、铬两种活性中心的聚乙烯催化剂。

上述催化剂制备得到的聚乙烯树脂相对分子质量分布指数仍相对较窄，且催化剂稳定性较差、催化乙烯聚合的活性较低。此外，目前尚无采用将钛元素、锑元素作为活性组分通过气相沉积法引入聚乙烯催化剂的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产宽分子量分布聚乙烯的催化剂及其制备方法和用途，该法制备的催化剂包括活性组分和惰性载体，所述催化剂包括活性组分和惰性载体，其活性组分为钨元素、钒元素、钛元素、锑元素，优选地，钨元素、钒元素通过浸渍方式负载，钛元素、锑元素通过气相沉积法负载。以该催化剂制备的聚乙烯树脂分子量分布较宽，在负载量0.1～4wt％范围内增加总负载量可提高聚乙烯树脂的分子量，在0.3～5的钒钨比范围内提高钒钨比可增加分子量分布宽度，且该催化剂具有较好的稳定性和催化活性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于生产宽分子量分布聚乙烯的催化剂，包括无机载体和担载于无机载体上的活性组分，活性组分为钨元素、钒元素、钛元素、锑元素。

以钨元素计，钨的负载量为催化剂总重量的0.01～10wt％，优选0.1～4wt％；以钒元素计，钒的负载量为催化剂总重量的0.01～10wt％，优选0.1～4wt％；钨的负载量为钒的负载量的20～300％；以钛元素计，钛的负载量为催化剂总重量的0.1～15wt％，优选0.1～5wt％；以锑元素计，锑的负载量为催化剂总重量的0.01～5wt％，优选0.02～1wt％。