[发明专利]催化剂、催化剂体系、聚乙烯及制备方法

说明书

本公开提供了一种催化剂、催化剂体系、聚乙烯及制备方法，包括调整催化剂粒径，不同粒径催化剂的比例，控制适合的聚合工艺，从而达到控制超高分子量聚乙烯粉末粒径和粒径分布的目的。

技术领域

本公开涉及催化剂的技术领域，尤其涉及一种催化剂、催化剂体系、聚乙烯及制备方法。

背景技术

高性能聚乙烯(PE)聚合物广泛应用在工业和生活中，例如包装、农业、建筑和施工、工业以及电线和电缆。聚合度大于3.7×10⁴，相对分子质量超过1.5×10⁶的聚乙烯，叫超高分子量聚乙烯(Ultrahigh Molecular Weight PE，UHMWPE)。其性能特点是熔融指数(Melting Index，MI)几乎是零，即使熔融也不流动。因此，它的成型只能用粉末冶金的方法——烧结成型法。UHMWPE有突出的耐摩擦性，具自润滑性，噪声阻尼性极好。它还有突出的耐低温冲击性，电绝缘性极好(体积电阻率达10¹⁶-10¹⁷Ω·cm)，耐高温蠕变性好，有卓越的耐化学药品性，耐环境应力开裂性可达2000h，是PE中最好的。经过改性，UHMWPE现在也可以通过挤出、压制成型。

UHMWPE不同于普通聚乙烯，对粒径和粒径分布有着特殊要求。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纤维或隔膜，需要从UHMWPE原料及纤维(隔膜)制备这两个方面进行探究。例如，要制备超强聚乙烯纤维就对UHMWPE有着特殊要求，除了要求UHMWPE的灰粉要更低；同时要求UHMWPE颗粒堆密度要更高，并且要求颗粒粒径分布集中。对平均粒径也有要求，通常平均粒径为200pm以下，在加工为电池隔膜或纤维等时，具有生产率和拉伸性等加工适应性更加优良的倾向。

但是，对于超高分子量聚乙烯粉末而言，不是所有颗粒都要求粒径分布集中。例如过滤材料，则要求粒径分布要均匀，但不要求集中。为了解决纤维、二次电池用隔膜、过滤材料、压缩成型品等产品对超高分子量聚乙烯粉末粒径及粒径分布的需求，需要制备不同粒径及不同粒径分布的超高分子量聚乙烯。

发明内容

为了制备不同粒径及不同粒径分布的超高分子量聚乙烯粉末，本公开提供了一种催化剂的制备方法，包括：

在烃类溶剂中，将原位活性氯化镁与有机醇类化合物反应，得到第一反应液；

将第一反应液、有机硅化合物和酸酐进行反应，得到第二反应液；

将第二反应液与钛化合物进行预载钛反应，得到第三反应液；

将第三反应液与有机硅化合物进行反应，得到预载钛催化剂组分；

将预载钛催化剂组分置于盐酸或硫酸溶液中进行超声辅助反应，得到催化剂。

所述的盐酸或硫酸溶液H⁺浓度为1-5mol/L,优选2-4mol/L。

所述超声辅助反应的超声功率为50-500W，频率为20-500Hz，超声辅助反应的时间为1-10min。

根据本公开的至少一个实施方式，所述原位活性氯化镁为(MgCl₂)(R¹MgCl)_aMg_b[Ti(OR²)₄)]_c[Si(OR³)₄]_d，其中，R¹、R²和R³相同可不同，R¹、R²和R³为C_1-12烷基，a＝0.02-1，b＝0-0.5，c＝0-0.8，d＝0-0.8。