[发明专利]一种用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂，所述催化剂通过采用镁源与醇反应的混合液与电子体和助析剂反应后再进行载钛反应，得到的催化剂中包含15～18wt％的镁，6～9wt％的钛，针对乙烯聚合反应具有高反应活性，制得的超高分子量聚乙烯形态好、粒径细小且颗粒分布均匀，可以用于生产超高分子量聚乙烯纺丝专用料，具有较高的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及乙烯聚合催化剂技术领域，尤其涉及一种用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

超高分子量聚乙烯(ultra-high mo1ecular weight polyethylene，UHMWPE)是一种分子量在150万～800万的聚乙烯树脂。由于其比普通聚乙烯有着更大的分子量，因此，UHMWPE具有耐冲击、耐磨损、自润滑、耐低温、耐化学腐蚀等优良性能，并被广泛应用于机械、运输、造纸、矿业、电力、农业、化工、以及航空等领域。此外，在当前UHMWPE有两个最重要的应用领域，一个是超强聚乙烯纤维，可用于缆绳、鱼网及防弹军事装备。另一个是锂电池隔膜。要制备超强聚乙烯纤维和锂电池隔膜就对UHMWPE有着特殊要求。

影响超高分子量聚乙烯的加工性能和机械性能的因素除分子量外，堆密度、粒径和粒径分布也有着很大的影响。

CN1106025A公开了一种制备高堆密度的超高分子量聚乙烯的方法，在这个方法中可提供能够制备堆密度在0.43～0.46g/L的超高分子量聚乙烯的催化剂。尽管聚乙烯堆密度很高，但聚乙烯的粒径在150～180μm。

CN1097426A公开了通过二烷基镁与卤化剂反应形成通式主要为Mg-X₂的反应物，再与给电子体、含钛化合物反应，得到的催化剂可以用于制备粒度分布窄的超高分子量聚乙烯，其得到的聚乙烯的堆密度最高为0.385g/cm³，粒径为198μm。

CN107383247A公开了通过无水乙氧基镁与卤代环烷烃、醚化合物和烷氧基铝化合物反应，最后与四氯化钛反应制备的催化剂，可以用于制备颗粒均匀的超高分子量聚乙烯，堆密度可达0.40g/cm³左右。但聚合物粒径较粗，粒径主要集中在60～100目。

综上所述，现有用于生产聚乙烯的生产得到的粒径较粗，难以得到小粒径的超高分子量聚乙烯，开发出一种能够制备小粒径高堆密度超高分子量聚乙烯的催化剂是进一步提高乙烯聚合物产品的加工和性能的关键。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂，所述催化剂包括15～18wt％的镁，6～9wt％的钛，载钛量和镁含量高，针对乙烯聚合反应具有较高的反应活性；所述催化剂通过采用镁源与醇反应得到镁醇混合液与给电子体和助析剂一起反应后再进行预载钛和载钛反应，能够得到载钛量高的催化剂，且催化剂颗粒形态良好，其与助催化剂共同应用在乙烯聚合反应中时，能够制得形态好、粒径细小且颗粒分布均匀的超高分子量聚乙烯，能够生产超高分子量聚乙烯纺丝专用料，具有较高的工业应用价值。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂；所述催化剂包括15～18wt％的镁，6～9wt％的钛；所述催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将镁源与醇类反应得到镁醇混合液；

(2)所述镁醇混合液与给电子体和助析剂反应后，得到镁醇反应液；

(3)所述镁醇反应液与钛源进行载钛反应，制得催化剂。