[发明专利]一种超高分子量聚乙烯催化剂制备方法及其制备的催化剂和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种烯烃聚合负载催化剂体系，尤其涉及用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂。

背景技术

根据ASTM D4020，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为具有1.44或者更高相对粘度的线性聚乙烯，其中相对粘度在135℃的0.02％的十氢萘溶液中测定。UHMWPE是最具有韧性的塑料之一，由于自身的特殊性，具有很多优异的性能，在运输、纺织、矿业、农业、电力、冶金和化工等领域具有广泛的应用。用于工业生产UHMWPE的催化剂，不但要求具有高的催化活性，而且要求产物除了具有超高的分子量外，还能够在较宽的范围内调节；同时还要求产物的堆积密度高，粒径分布窄，不能存在过大或者过小的颗粒；催化剂的制备简单和成本低廉。

公开号为WO0181432的专利公开了一种用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂及其制备方法和应用，其中该催化剂的制备方法是将卤化镁和铝或硼化合物的混合物与醇接触反应，然后加入酯化合物、硅化合物和钛化合物，制得固体钛催化剂。该催化剂可以得到高堆积密度和窄粒径分布的超高分子量聚乙烯，但所得产物的分子量不高，而且没有涉及分子量的调控。

公开号为CN 102219869A的中国专利公开了一种烯烃聚合催化剂及超低支化度超高分子量聚乙烯，所述的催化剂是通过将金属配合物直接负载于镁化合物上得到，在制备超低支化度的超高分子量聚乙烯时候加入烷基铝作为助催化剂。但根据实施例的结果，在催化剂配制过程中，配体合成的时间长并且产率不高，这直接增加了成本。

公开号为CN 101074275A的中国专利公开了一种超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法，该方法先通过卤化镁化合物与醇类化合物、钛酸酯类化合物形成镁化合物溶液，得到的镁化合物溶液与氯化烷基铝反应得到中间产物，中间产物再与钛化合物、给电子体反应最终形成催化剂。该催化剂生产的超高分子量聚乙烯堆积密度高，但制备过程复杂，并且没有涉及分子量调节的方法。

公开号为CN 101831015A的中国专利公开了一种制备超高分子量聚乙烯的催化剂，该催化剂的特点是在制备过程中加入二氧化碳、醇和硅化合物对镁化合物载体进行处理，并通过调节钛酸酯的加入量调节催化剂体系中钛和酯的含量。聚合产物的粒径在一定的范围内，但根据实施例的结果，该催化剂的活性不高，并且产物分子量的调节范围不宽。

发明内容

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯催化剂制备方法及其制备的催化剂和应用，所制备的催化剂具有优异的催化性能，活性高并且可以调节产物的分子量，产物的颗粒形态好，粒径分布窄，不存在过大或者过小的粒子。

一种超高分子量聚乙烯催化剂的制备方法，包括：

(1)将镁化合物与多元醇、硅胶进行反应，分离得到硅胶醇镁化合物；

(2)使用去羟基试剂对步骤(1)得到的硅胶醇镁化合物进行去羟基化处理，分离得到中间产物，所述的去羟基试剂为烷基铝、硅化合物和钛化合物中的至少一种；

(3)将步骤(2)得到的中间产物与含钛化合物进行反应，分离得到所述的超高分子量聚乙烯催化剂(简称催化剂)；

所述的多元醇和镁化合物用量的用量比例为0.01～10ml∶1g。

上述步骤(1)的反应在可以溶解镁化合物的有机溶剂中进行，优选为醚类溶剂，更优选为乙醚、异丙醚、四氢呋喃、异戊醚、甲基叔丁基醚或二氧六环，最优选为四氢呋喃，反应在室温至溶剂沸点温度范围内进行时，都能取得较好的效果。当溶剂为四氢呋喃时，反应温度优选为40～60℃。

上述步骤(2)和(3)的反应在对去羟基试剂惰性的有机溶剂中反应，优选为烃类试剂，更优选为正戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、苯或甲苯，最优选为正己烷，反应在室温至溶剂沸点温度范围内进行时，都能取得较好的效果。当溶剂为正己烷时，反应温度优选为40～65℃。