[发明专利]一种合成聚烯烃弹性体的茂金属催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种合成聚烯烃弹性体的茂金属催化剂、制备方法及其在气相法制备聚烯烃弹性体中的应用。所述茂金属催化剂包括茂金属化合物及球形蒙脱土载体，所述茂金属化合物的结构式为：制备方法为：球形蒙脱土载体加入有机溶剂、助催化剂，得到预处理的球形蒙脱土载体悬浮液；茂金属化合物加入有机溶剂、助催化剂溶液，得到活化的茂金属化合物溶液；将活化的茂金属化合物溶液加入到球形蒙脱土载体悬浮液中，所得固体干燥即得茂金属催化剂。本发明制备的茂金属催化剂用于烯烃聚合，得到的树脂乙烯含量高，颗粒形态较好，结块风险较低。金属催化剂在少量助催化剂作用下，可获得较高催化活性，且其它聚合性能不受影响。

技术领域

本发明涉及一种合成聚烯烃弹性体的茂金属催化剂、制备方法及应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

聚烯烃类弹性体是由乙烯与丙烯或其他α-烯烃(如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)共聚而成的一类聚烯烃材料。与聚烯烃塑料相比，其分子链内共聚单体的含量更高，密度更低。目前，聚烯烃类弹性体主要有乙丙共聚物和乙烯/α-烯烃共聚物两大类，其中乙丙共聚物弹性体包括二元乙丙橡胶(EPM)和三元乙丙橡胶(EPDM)两种，乙烯/α-烯烃共聚物弹性体则主要有乙烯/α-烯烃无规共聚物(POE)和乙烯/α-烯烃嵌段共聚物(OBC)两种。

乙丙弹性体因其只要由乙烯、丙烯两种简单易得的单体聚合得到，相对于POE等聚烯烃弹性体具有突出的成本优势，在工业领域应用甚广。最早的乙丙弹性体(乙丙胶)起源于20世纪50年代，NATTA等以VOCl₃-Al(C₆H₁₃)₃为催化剂，首次合成了具有良好弹性的乙烯/丙烯二元共聚物。茂金属催化剂合成的聚合物相对分子质量较高、分布较窄，且有特殊的序列结构，可望为制得的乙丙弹性体赋予更好的力学性能。20世纪90年代，DOW公司开发了Insite溶液法聚合工艺技术，实现了茂金属乙丙橡胶(mEPDM)的工业生产。

目前乙丙弹性体的制备工艺主要还是溶液法工艺，工艺流程较长，三废排放也较大，投资成本及生产成本均较高。气相聚合工艺流程简单，且不需要溶剂，因此几乎没有三废排放，是一种相对绿色的烯烃聚合工艺。

1998年UCC公司开发了乙丙弹性体的气相聚合工艺，在没有溶剂的情况下将乙烯、丙烯和第三单体在气相流化床反应器中与细小的催化剂颗粒接触，制得乙丙共聚物。并于2002年将茂金属催化剂引入到气相聚合中，进行mEPDM的生产，定商标为NordelTM。

现有技术中通过将均相催化剂负载化，解决均相聚合中聚合物形态差，易粘釜，聚合物堆积密度低，产品出料困难等问题。目前使用载体负载茂金属催化剂的文献比较多，可使用的载体包括硅胶、蒙脱土、氧化铝、氯化镁、聚苯乙烯等等。颗粒型硅胶由于技术成熟，商业化的不同颗粒粒径、孔道结构的产品品种丰富，价格相对低廉等原因，在单中心催化剂产品中已经广泛应用。但在以硅胶为载体的单中心催化剂中，助催化剂MAO的耗量较高，导致催化剂的制备成本较高。

有研究表明，以蒙脱土为载体负载制备的单中心催化剂，所需的MAO的用量相比硅胶载体可以大大降低。研究开发一种形态良好的以蒙脱土为基础制备的茂金属催化剂，并将其应用于气相法聚合工艺制备乙丙弹性体，具有现实的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种用于聚烯烃弹性体，尤其是乙丙弹性体的茂金属催化剂。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种合成聚烯烃弹性体的茂金属催化剂，其特征在于，包括茂金属化合物及球形蒙脱土载体，所述茂金属化合物的结构式如式1所示：