[发明专利]用于乙烯聚合的催化剂的制备方法

说明书

公开了一种用于制备固体催化剂的方法，该固体催化剂能够根据聚合反应中使用的有机化合物来控制分子量分布和多分散性，其中该固体催化剂含有四氯化钛和二酯或二醚有机化合物。可以简单地和有效地制备该催化剂，该催化剂具有优异的聚合活性，允许超高分子量聚乙烯的均匀粒度和高表观密度，并且容易地控制该超高分子量聚乙烯的分子量分布和多分散性。

相关申请的交叉引用

本申请申明2019年12月24日提交的韩国专利申请10-2019-0174007的权益和优先权。上述申请的全部内容通过参考引入本文。

技术领域

本发明涉及用于生产超高分子量聚乙烯的镁负载的钛固体催化剂的制备方法。本发明涉及制备固体催化剂的方法，该固体催化剂可以根据聚合反应中使用的有机化合物来控制分子量分布和多分散性，其中该固体催化剂含有四氯化钛和二酯或二醚有机化合物。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMEP)是指具有250,000至10,000,000g/mol的重均分子量的聚乙烯。因为与通用聚乙烯相比分子量非常大，超高分子量聚乙烯具有优异的性质，例如刚度、耐磨性、耐化学性和电性能。因为在热塑性工程塑料中，超高分子量聚乙烯具有优异的机械性能和耐磨耗性，不仅UHMEP用于需要耐磨耗性的机械部件例如齿轮、轴承和凸轮，而且UHMEP还用作用于人造关节的材料，尤其是由于其优异的耐磨耗性、抗冲强度和生物相容性。

UHMEP具有非常高的分子量，所以在熔融状态具有极少的流动，而且所以以粉末形式生产。因此，粉末的粒度和分布及其表观密度非常重要。超高分子量聚乙烯可以不经受熔融过程，所以可以溶解在适合的溶剂中。具有大粒度的粉末可能损害溶解性能。并且，当表观密度低时，粉末输送可能是困难的。所以，粉末的粒度和表观密度在生产过程中充当影响生产率的重要因素。

聚乙烯材料的性质和加工性能受到分子量分布的多分散性的影响。通常，多分散性越窄，则物理性质和气味特性越好，但是加工性能和环境应力耐受性越差。多分散性越宽，则加工性能和环境应力耐受性越好，但是物理性质和气味特性越差。

在聚丙烯中，通过控制使用的齐格勒-纳塔催化剂的给电子体来控制其分子量分布。在聚乙烯中，给电子体的作用未知，通过将催化剂改成铬或金属茂代替齐格勒-纳塔催化剂来控制其多分散性。另外，主要采用使用多级反应器或两种或更多种催化剂的混合物来生产具有双分子量分布的聚乙烯的方法。

一些专利中记载了含有镁和钛化合物的齐格勒-纳塔催化剂的制备和使用该催化剂的超高分子量聚乙烯的制备方法。韩国专利0822616公开了一种用于制备含有镁、钛和硅烷化合物的催化剂的方法，该催化剂能够用于以高催化活性制备具有均匀粒度分布的超高分子量聚烯烃聚合物。但是，该聚合物应该在表观密度方面有所改进。美国专利4,962,167公开了一种制备用于生产超高分子量聚乙烯的催化剂的方法，该方法包括使卤化镁化合物、钛醇盐、卤化铝和硅醇盐化合物反应；但是，该催化剂的特征在于相对低的催化活性，并且所得聚合物具有低表观密度。美国专利5,587,440公开了一种使用催化剂来制备具有均匀粒度分布和高表观密度的超高分子量聚乙烯的方法，该催化剂通过使钛化合物与有机铝反应来获得。但是，存在该催化剂的聚合活性低的不利之处。

在韩国专利1959694中，将两种不同催化剂混合来控制分子量分布和多分散性。但是，该催化剂仅限于金属茂单活性位催化剂。在美国专利9725535中，通过使用具有两种或更多种活性金属的齐格勒-纳塔催化剂来控制多分散性，但是该多分散性具有至多仅4.5的限制。美国专利8557935记录了一种允许15或更高的多分散性的催化剂组合物，通过将齐格勒-纳塔催化剂和金属茂催化剂混合来获得。但是，该催化剂组合物具有低活性的不利之处。并且，这类催化剂组合方法不适用于聚合的粉末必须有均匀粒度和高表观密度的超高分子量聚乙烯。

因此，本发明的目的是提供一种用于制备催化剂的方法，该催化剂能够容易地控制分子量分布和多分散性，同时满足均匀粒度分布、高表观密度和高聚合活性作为超高分子量聚乙烯的所需特性。

发明内容