[发明专利]一种催化剂组分、固体钛催化剂、乙烯聚合催化剂及其应用和聚乙烯产品

说明书

一种催化剂组分、固体钛催化剂、乙烯聚合催化剂及其应用和聚乙烯产品，该催化剂组分采用原位合成的活性氯化镁作为载体，然后将载体与有机醇类化合物、给电子体有机硅化合物、晶体析出剂酸酐衍生物、钛化合物接触制备而得到。该催化剂组分与金属有机化合物助催化剂一起用于烯烃聚合的催化剂，尤其是能够同时用于普通聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚合，并且，所制备得到的聚乙烯流动性好，堆密度可达0.45g/cm³以上，粒径控制在120μm以下。制备的超高分子量聚乙烯粉末具有优良的溶解性、以及可纺性，提高纤维的强度，能够进一步拓宽其应用领域。

技术领域

本发明涉及乙烯聚合催化剂领域，具体涉及用于制备超高分子量聚乙烯粉末的催化剂前体及催化剂。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种相对分子质量极大的线型结构聚乙烯，由于具有异于通用聚乙烯的诸多优异性能而被广泛研究与应用。UHMWPE纤维是将UHMWPE原料通过凝胶纺丝法制备出的一种高性能纤维，其强度、模量高，机械性能优异，已在军工、国防等领域得到广泛应用。一般来说，UHMWPE粉料的相对分子质量分布、颗粒形态、粒径分布等性能参数会受到催化剂、聚合工艺等因素的影响，而这些性能参数又会影响聚合物粉料的可加工性，进而影响产品性能。因此，为了得到性能优异的UHMWPE纤维，需要从UHMWPE原料及纤维制备这两个方面进行探究。要制备超强聚乙烯纤维就对UHMWPE有着特殊要求，除了分子量要高于400万外，还要求催化活性高，这样所得UHMWPE的灰粉更低；同时所得聚乙烯的颗粒堆密度高；分布要均匀，粒径分布大于0.8；粒径不能太大也不能太小，平均粒径通常在80-120μm。

超高分子量聚乙烯粉末通常熔融时的粘度高，难以利用注射成型等进行加工，因此多溶解于溶剂中进行成型。特别是作为高强度纤维，例如，将使超高分子量聚乙烯粉末悬浮在溶剂中或者在加热下使超高分子量聚乙烯粉末溶胀-溶解在溶剂中而得到的物质向螺杄式挤岀机进料，从模头的喷丝头挤岀、拉伸，由此得到超高分子量聚乙烯纤维。此时，超高分子量聚乙烯粉末在溶剂中的溶解性低的情况下，会产生粉末的溶解残留，导致挤出机的筛网堵塞。即使能够纺丝，也会引起未熔融成分成为断裂点而在拉伸时产生断丝这样的问题。特别是纤维的情况下，表现出更高强度时需要更高度的拉伸，因此粉末的溶解残留导致生产时的断丝的缺陷，成为重大问题。

近年来，为了纤维的更高强度化、由纤维制造的产品的更轻量化，实施了使用具有更高粘均分子量的超高分子量聚乙烯，但是溶解残留所导致的不良情况经常发生这样的问题变得显著。

CN101245116A提供了一种用于制备超高分子量聚乙烯的催化体系。这个催化体系可以通过加入外给电子体，来调节聚乙烯的分子量。但聚乙烯的堆密度不高，且粒径在160μm左右，还不能满足纺丝需求。同时，采用外给电子体调节分子量的方法，比较麻烦，不能适应工业化生产的需求。

CN200410024103.8公开了一种超高分子量聚乙烯的制备方法，通过该方法制备的超高分子量聚乙烯具有良好的流动速率和加工性能。但是由于该发明中的超高分子量聚乙烯树脂分子量低，力学性能较低，不适用于高强高模量的纤维的生产。

CN1106025A公开了一种具有高堆积密度的超高分子量聚乙烯的制备方法，采用汽油作为溶剂，提供了一种具有高堆积密度的超高分子量聚乙烯，堆积密度范围在350-460克/升。但是采用汽油作为溶剂，超高分子量聚乙烯的质量不稳定，力学性能较差，不利于制得高强度的聚乙烯纤维。另外，由于汽油馏程宽，能耗和成本高，不利于工业化生产。

CN1033703C报道了一种制备UHMWPE的方法，主要在催化剂体系中添加ZnCl₂组分，通过控制Zn/Ti摩尔比可在60-610万之间调节UHMWPE的分子量。用此催化剂可获得良好粒子分布的UHMWPE。但此催化剂制备比较烦琐，要通过硏磨法制备，要制备不同分子量的UHMWPE就需要调节Zn/Ti摩尔比而制备不同的催化剂，且该体系催化活性较低。