[发明专利]一种制备超高分子量聚乙烯的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备超高分子量聚乙烯的催化剂体系，具体涉及一种可制备高堆积密度和形态良好的超高分子量聚乙烯的负载型催化剂体系。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种综合性能十分优异的热塑性工程塑料，具有突出的耐磨性(比钢铁耐磨8-9倍，比尼龙耐磨2.8倍)、优异的耐冲击性(是聚碳酸酯的2-5倍，ABS的5倍，聚甲醛的1.5倍)、摩擦系数低(其动摩擦系数为0.10-0.22，是理想的自润滑材料)，此外，由于它还具有极好的耐化学药品性、耐低温性、消音性、极低的吸水性和优良的抗环境应力开裂等性能，被广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、电力、农业、化工及体育运动机械等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外，由于UHMWPE具有生理惰性，以作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用。

对于超高分子量聚乙烯来说，分子量的大小和聚合物粒径分布是影响超高分子量聚乙烯性能的两个主要因素，目前对超高分子量聚乙烯的研究主要集中在对催化剂的改进方面，通过催化剂配方和粒径的改变来提高聚合物的性能。早期超高分子量聚乙烯催化剂所用催化剂主要用研磨法制备得到，用研磨法制备的催化剂组分含量不易控制且催化活性较低，已逐渐被反应法制备的催化剂所替代。

CN94105011公开了二烷基镁与卤化剂反应形成主要有通式Mg-X₂构成的反应物，再与钛化合物在给电子体作用下反应，所述给电子体选择羧酸酯、醚、酮、酰胺或含氧的磷或硫化合物。可以制备粒度分布窄，颗粒度小的超高分子量聚乙烯。虽然聚合物粒径分布比较理想，但催化剂活性不高，不利于工业生产。

CN1452637A，US2002/0045537A1报道了用于制备超高分子量聚合物的催化剂和利用其制备超高分子量聚乙烯的方法，所述的催化剂通过反应法制得，有助于形成具有高堆积密度窄粒子分布的超高分子量聚乙烯。该催化剂主要通过以下步骤制得：(1)通过卤化镁化合物和铝或硼化合物的混合物与醇接触反应生成镁化合物溶液；(2)生成的镁化合物溶液与具有至少一个羟基的酯化合物和具有烷氧基的硅化合物反应；(3)向其中加入钛化合物和硅化合物的混合物。但通过实施例可以看出，该催化剂初活性高，对于工业生产而言，乙烯聚合为强放热反应，初始活性太高反应不易控制。此外，该催化剂制备过程中使用了大量的钛化合物，有机铝或硼的化合物，对工业生产装置提高了要求，后处理工作带来较大的环境问题，同时聚合过程中增加了预聚合反应步骤，增加了催化剂的停留时间。

CN200710042468.7公开了一种超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法。用醇和钛酸酯化合物对载体卤化镁进行处理后，加入氯化烷基铝进行脱醇并得到中间产物，将中间产物处理后加入酯和醚作为给电子体后载钛形成催化剂。其中钛酸酯类化合物的用量需要严格控制，以卤化镁的用量计为0.03～0.5mol钛酸酯类/卤化镁，有助于改进聚合物的堆积密度和减少细粉含量。该专利中，催化剂制备步骤较多，且使用较多烷基铝来制备中间产物，不利于工业生产。

发明内容

本发明将提供一种新的超高分子量聚乙烯催化剂体系，其制备方法简单有效，利于工业生产，在保证超高分子量聚乙烯催化剂体系活性稳定的同时，改善树脂形态，使生成的聚合物粒径在一定范围内，并且减少细粉和粗颗粒的生成量，提高堆积密度，扩展分子量范围，实现分子量可调。