[发明专利]超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型超高分子量聚乙烯催化剂，以求达到按需调节超高分子量聚乙烯分子量的目的。当催化剂的主体组分钛化合物的含量确定后，调节烷氧基铝化合物的含量，可有效的调控超高分子量聚乙烯产品的分子量大小，聚合产品的分子量的大小为200～600万。采用该方法制备的催化剂催化活性高、颗粒均匀，无大颗粒及结块生成。该催化剂制备方法具有简单易行，安全环保，可操作性强，利于工业化应用等特点。

技术领域

本发明涉及一种可调节分子量的超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指相对分子量在150万以上的聚乙烯产品，是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料。具有无法比拟的耐冲击性、耐磨损性、耐低温性、质轻(其单位管长比重仅为钢管重量的八分之一)、安全卫生及自润滑性等综合性能。由于UHMWPE具有其他工程塑料无法比拟的优越性能，广泛地应用于纺织、采矿、化工、包装、机械、建筑、电气、医疗、体育、军工、航天等领域。

众所周知，UHMWPE分子量的大小、颗粒形态和粒度分布是影响其加工性能和机械性能的主要因素。超高分子量聚乙烯的性能主要取决于所用的催化剂。目前，超高分子量聚乙烯催化剂的研究仍是以齐格勒-纳塔催化剂为主，通过改变催化剂的配方及制备方法进而可以对超高分子量聚乙烯的分子量进行调节，控制其颗粒形态及粒度分布范围。

CN1076456A公开了一种以共研磨-反应法制备的可调节分子量的超高分子量聚乙烯催化剂，其主催化剂为钛化合物，促进剂为硅化合物和酯，负荷载体为MgCl₂和ZnCl₂，助催化剂为AlR₃，通过调节ZnCl₂的含量可有效的调节超高分子量聚乙烯产品的分子量。虽然聚合产物粒度分布良好，无结块，极少有微粒粉尘。采用该研磨方法制得的催化剂中组分的含量控制困难，逐渐被反应法取代。通过实施例可知专利中并未给出超高分子量聚乙烯的颗粒形态及粒度分布范围，且该催化剂的制备过程较为复杂，不利于工业化生产。

CN94105011公开了二烷基镁与卤化剂反应形成主要由通式Mg-X₂构成的反应物，再与钛化合物在供电子体作用下反应，所述供电子体选择羧酸酯、醚、酮、酰胺或含氧的磷或硫化物。可以制备粒度分布窄、颗粒粒径小的超高分子量聚乙烯。虽然聚合物的粒径分布较为理想，但催化剂的聚合活性不高。

发明内容

本发明的目的是针对生产超高分子量聚乙烯使用的催化剂存在不足之处,提供一种新型超高分子量聚乙烯催化剂，以求达到按需调节超高分子量聚乙烯分子量的目的。现有生产超高分子量聚乙烯使用的催化剂主要存在以下不足：(1)由于现行使用的催化剂活性较低，通过在催化剂制备过程中一次或多次加入一种或多种助剂，从而达到提高催化剂活性的目的；(2)改善催化剂的颗粒形态；(3)提高催化剂颗粒的均一性；(4)制得的超高分子量聚乙烯产品的分子量按需可调。

针对上述不足，本发明公开一种超高分子量聚乙烯催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在惰性气体环境下，将无水乙氧基镁分散于C₆～C₁₆的直链烷烃中，搅拌，得到乙氧基镁溶液；

(2)向步骤(1)所得乙氧基镁溶液中加入卤代环烷烃，反应15～60min后，继续加入醚化合物和烷氧基铝化合物的混合物，保持反应体系的温度为50～200℃，反应30～120min；

(3)向反应体系中滴加四氯化钛溶液，保持反应体系的温度为60～120℃，继续反应60～180min后，自然冷却至室温，经正己烷洗涤、抽真空干燥，得到主催化剂；

(4)将所述主催化剂与助催化剂在无水有机溶剂中混合，得到超高分子量聚乙烯催化剂；

其中，