[发明专利]一种温度敏感型超高分子量聚乙烯催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明提出一种温度敏感型超高分子量聚乙烯催化剂、制备方法及其应用，属于乙烯聚合催化剂技术领域。该催化剂包括镁化合物、钛化合物、偶氮类给电子体化合物；其中，所述偶氮类给电子体化合物包括偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸等偶氮类化合物中至少一种。该催化剂主要用于高纯度超高分子量聚乙烯树脂的生产，所得聚乙烯树脂具有更低的杂质含量和金属含量，组分均匀、分子量分布窄，可满足超高分子量聚乙烯树脂在医疗领域和电工电器领域内的应用。

技术领域

本发明属于乙烯聚合催化剂技术领域，尤其涉及一种温度敏感型超高分子量聚乙烯催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

超高分子量聚乙烯，是综合性能最好的工程塑料，其耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、吸收冲击能是现有塑料中最好的，在国际上被称为“令人惊异的材料”。超高分子量聚乙烯因其所具有的优越性能，已经在纺织、造纸、包装、运输、机械、化工、采矿、石油、农业、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到了广泛地应用，并开始进入常规兵器、船舶、汽车等领域。

根据超高分子量聚乙烯分子量的不同，其应用也有所不同。如分子量400万的超高分子量聚乙烯树脂主要用于生产纤维；分子量在200～400万的超高分子量聚乙烯树脂主要用于生产管材和板材；分子量在50～100万的超高分子量聚乙烯树脂，主要用于生产锂离子电池隔膜。

由超高分子量聚乙烯树脂作为锂离子电池隔膜的应用，聚乙烯树脂主要经塑化挤出和双向拉伸而得，故聚乙烯树脂原料的结构和性能对加工过程有直接影响，且直接决定着微孔隔膜的力学性能。然而，目前国产隔膜由于所用的超高分子量聚乙烯原料通常灰分在200～400ppm，金属杂质残余量高，所生产的微孔隔膜表面易出现针孔和晶点，不但降低了微孔隔膜的耐穿刺强度，较高的金属杂质也会对电池的容量和续航能力造成不良影响。

超高分子量聚乙烯在医学上的应用，主要集中在关节替代材料、组织支架、输血泵、包装袋等医用材料中，由于用于人体生物材料，故安全性至关重要，因此，聚合物需纯度高，杂质含量低。

超高分子量聚乙烯的生产工艺主要包括溶液法、淤浆法、气相法。其中，淤浆法技术比较成熟，是目前主要的生产工艺，采用传统的齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂体系进行生产。该催化剂体系中，催化剂主要成分包括钛(活性中心)、镁等元素，助催化剂主要成分包括铝等。

聚合反应过程中通常加入氢气作为链转移剂对聚合产物的分子量进行调节。由于产物的分子量较高，用于调节分子量的氢气用量较少，一般为0～20g氢气/吨产品，正因为所需要的氢气量非常少，在实际工业化生产中，控制反应器内氢气浓度是个难题。通常情况下，由于反应器内氢气浓度波动较大，易导致产物超高分子量聚乙烯树脂的分子量分布较宽，进而影响树脂的力学性能、机械强度和耐摩性能等。

因此，开发适用于超高分子量聚乙烯树脂生产的催化剂，解决调节分子量时因加入的氢气量少而造成生产难控制的问题，使得到的超高分子量聚乙烯树脂分子量分布窄、聚合物粒径分布均匀具有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种温度敏感型超高分子量聚乙烯催化剂、制备方法及其应用，在聚合反应过程中，通过改变聚合反应温度，实现调节产物分子量的目的，从而解决了通常采用氢气作为链转移剂，因反应器内氢气浓度波动大而导致聚合产物分子量分布变宽的问题。

本发明提出一种温度敏感型超高分子量聚乙烯催化剂，包括镁化合物、钛化合物、偶氮类给电子体化合物；

其中，所述偶氮类给电子体化合物包括偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸等偶氮类化合物中至少一种。

进一步地，所述镁化合物是将卤化镁溶解于含有机醇或有机醇的卤代物的溶剂而得。