[发明专利]EPDM三元共聚物及其制备方法

说明书

本公开涉及一种用于燃料电池的乙烯‑丙烯‑二烯三元共聚物的制备方法。该方法包括：聚合步骤，使与金属离子形成配位键的有机螯合化合物、钒基齐格勒‑纳塔催化剂、有机铝化合物以及乙烯、丙烯和二烯单体与溶剂一起在反应器中进行聚合；分离步骤，从反应器排出的料流中回收残留的催化剂和未反应的单体；获取步骤，从已经分离了残留的催化剂和未反应的单体的料流中回收溶剂以获取乙烯‑丙烯‑二烯三元共聚物。

技术领域

本公开涉及一种用于燃料电池的乙烯-丙烯-二烯(EPDM)三元共聚物及其制备方法。

背景技术

乙烯丙烯二烯单体(Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)橡胶是与主链(backbone)没有形成双键的非极性弹性体，具有优异的耐化学性、耐热性、耐寒性和电绝缘特性等，并且与特殊橡胶相比，材料成本和生产成本较低。因此，EPDM应用于各种汽车用零部件材料、软管、热塑性弹性体(例如，TPV)中，并且近来已用作燃料电池堆的密封材料。

图1是表示一般的EPDM聚合机理的反应示图。如图所示，一般的EPDM可以通过将钒基齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂(主催化剂)和有机铝化合物(助催化剂)添加到单体(乙烯、丙烯和二烯单体(Ethylene,Propylene,Diene Monomer))中来制备，或者通过使用在催化剂中心具有至少一种金属的茂金属催化剂来制备。

然而，对于使用钒基齐格勒-纳塔催化剂的常规的一般的EPDM，由于钒基齐格勒-纳塔催化剂是具有低聚合活性的多活性点催化剂，因此如此获得的聚合物产物表现出较宽的分子量分布，从而难以确保高的物理性质。

另一方面，在使用单活性点催化剂的茂金属催化剂的EPDM的情况下，由于难以控制分子量、分子量分布和其中的二烯，因此将EPDM开发成具有优异的流动性和机械物理性质的燃料电池用产品存在局限性。

本背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，而不应被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的建议。

发明内容

本公开涉及一种用于燃料电池的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物及其制备方法。特定实施例涉及一种通过在聚合时控制分子量和分子量分布并且提高聚合物中的交联特性和分散性而具有优异的流动性和机械物理性质的用于燃料电池的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物及其制备方法。

本公开的实施例提供了一种用于燃料电池的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物及其制备方法，用于燃料电池的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物由于有机螯合化合物能够在应用钒基齐格勒-纳塔催化剂的聚合工艺中与金属离子形成配位键，从而控制所制备的聚合物的分子量和分子量分布以改善交联特性和分散性，从而具有优异的流动性和机械物理性质。

根据本公开的实施例的用于燃料电池的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物是通过使(A)与金属离子形成配位键的有机螯合化合物、(B)钒基齐格勒-纳塔催化剂、(C)有机铝化合物以及(D)乙烯、丙烯和二烯单体进行聚合而形成。

有机螯合化合物(A)中一个配位体在两个以上的位点处与金属离子形成配位键以形成络合物离子或络合物。

有机螯合化合物(A)包括乙酰基醚、烷基二酸酯和烷基乙二醇乙酸酯中的至少一种。

有机螯合化合物(A)与钒基齐格勒-纳塔催化剂(B)的摩尔比(A/B)为0.2-0.7。

有机铝化合物(C)与钒基齐格勒-纳塔催化剂(B)的摩尔比(C/B)为5.0-8.0。

乙烯-丙烯-二烯三元共聚物的催化剂效率为500g/g-cat.以上。

乙烯-丙烯-二烯三元共聚物的总固体含量为6.9wt.％以上。

乙烯-丙烯-二烯三元共聚物的门尼粘度(1+4，125℃)为18-25。