[發明專利]一種用于超高分子量聚乙烯的催化劑組分、其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110549990.4
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113185627B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 王志武;李樹行;代金松;馬慶利;王敬禹;張軍偉;李樹賓;章慧
• 申請（專利權）人: 任丘市利和科技發展有限公司
• 主分類號: C08F110/02
• 分類號: C08F110/02;C08F4/646;C08F4/649
• 代理公司: 北京瑞成興業知識產權代理事務所(普通合伙) 11288
• 代理人: 李慧

本發明提供了一種用于超高分子量聚乙烯聚合的催化劑組分、其制備方法及其應用，采用在反應母液恒溫結束后，通過調節母液降溫的幅度，可以有效調控超高分子量聚乙烯產品的分子量大小，產品的分子量大小為100～600萬。使用該催化劑組分可以按需調節超高分子量聚乙烯的分子量。該催化劑組分用于制備超高分子量聚乙烯不僅具有高活性、高堆積密度、低細粉含量的特點，而且制備方法簡單，利于工業化應用。

技術領域

本發明涉及一種超高分子量聚乙烯催化劑，具體地說，涉及一種用于超高分子量乙烯聚合的催化劑組分、其制備方法和在催化乙烯聚合中的應用。屬于聚烯烴催化劑領域。

背景技術

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種分子量在150萬～800萬的聚乙烯樹脂。由于其比普通聚乙烯有著更大的分子量，因此，UHMWPE具有耐沖擊、耐磨損、自潤滑、耐低溫、耐化學腐蝕等優良性能，并被廣泛應用于機械、運輸、造紙、礦業、電力、農業、化工以及航空等領域。此外，在當前UHMWPE有兩個最重要的應用領域，一個是超強聚乙烯纖維，可用于纜繩、魚網及防彈軍事裝備。另一個是鋰電池隔膜，制備鋰電池隔膜對UHMWPE有著特殊要求，除了分子量要求100～200?萬外(便于加工)，還要求催化劑乙烯聚合活性高，這樣所得的UHMWPE的灰分低，避免脫灰操作；同時要求所用的超高分子量聚乙烯的顆粒堆密度高，分布要均勻(粒徑分布窄)，平均粒徑通常在35～150μm。

眾所周知，UHMWPE分子量的大小、顆粒形態和粒度分布是影響其加工性能和機械性能的主要因素。超高分子量聚乙烯的性能主要取決于所用的催化劑。目前，超高分子量聚乙烯催化劑的研究仍是以Z-N催化劑為主，通過改變催化劑的配方及制備方法可以對超高分子量聚乙烯的分子量進行調節，控制其顆粒形態及粒度分布范圍。

中國專利文獻CN1076456A公開了一種以共研磨-反應法制備的可調節分子量的超高分子量聚乙烯催化劑，其主催化劑為鈦化合物，促進劑為硅化合物和酯，載體為氯化鎂和氯化鋅，助催化劑AlR₃，通過調節ZnCl₂的含量可有效的調節超高分子量聚乙烯產品的分子量。但采用該研磨方法制得的催化劑中組分含量控制困難，難以更好控制產品質量。

中國專利文獻CN107383247公開了一種通過調節超高分子量聚乙烯催化劑中烷氧基氯化合物的含量，來調控超高分子量聚乙烯產品的分子量大小，聚合產品的分子量大小為200～600萬。但其分子量未涉及100～200萬之間的范圍，無法有效制備鋰電池隔膜級別超高分子量聚乙烯。

本發明人通過反復實驗發現，在合成超高分子量聚乙烯催化劑過程中，催化劑母液恒溫結束后，采用先降溫，再進行固液分離，經多次洗滌，可得到綜合性能優良的催化劑。通過控制鈦化合物投料倍率，母液降溫幅度，催化劑鈦含量可自由調整；結合調整催化劑聚合溫度、時間、烷基鋁用量，超高分子量聚乙烯的分子量在?100～600萬范圍內自由可調。該催化劑不僅具有高活性、高堆積密度、粒徑分布均勻的特點，并且具有低細粉含量的特征。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種超高分子量聚乙烯聚合的催化劑組分，其可自由調節乙烯聚合物分子量，同時具有高活性、高堆積密度、粒徑分布均勻，并且具有低細粉含量的特性。

本發明的另一目的還提供了該催化劑組分的制備方法，該方法通過催化劑母液恒溫結束后進行降溫處理，從而能夠控制催化劑組分本身鈦含量及活性中心分布，從而能夠自由調節乙烯聚合物分子量，同時由此制成的催化劑具有高活性、高堆積密度、粒徑分布均勻，并且具有低細粉含量的特征。

為了實現本發明目的，本發明提供一種所述用于超高分子量聚乙烯聚合的催化劑組分，其采用先將鹵化鎂化合物分散在烴類溶劑中，再加入醇化合物，與鹵化鎂化合物形成醇鎂化合物，然后加入給電子體進行反應，并加入鈦化合物進行載鈦反應，反應的母液恒溫結束后，將其降溫10℃或10℃以上，再進行固液分離，最后經多次洗滌后得到催化劑懸浮液。

具體地說，本發明的用于超高分子量聚乙烯聚合的催化劑組分，其采用如下方法制備：