[發(fā)明專利]一種溫度敏感型超高分子量聚乙烯催化劑、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111147927.4
• 申請(qǐng)日: 2021-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113817083B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳洪俠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津華聚化工科技有限公司
• 主分類號(hào): C08F4/646
• 分類號(hào): C08F4/646;C08F4/649;C08F110/02
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11617
• 代理人: 劉瑩

本發(fā)明提出一種溫度敏感型超高分子量聚乙烯催化劑、制備方法及其應(yīng)用，屬于乙烯聚合催化劑技術(shù)領(lǐng)域。該催化劑包括鎂化合物、鈦化合物、偶氮類給電子體化合物；其中，所述偶氮類給電子體化合物包括偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異庚腈、偶氮異丁氰基甲酰胺、偶氮二環(huán)己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸等偶氮類化合物中至少一種。該催化劑主要用于高純度超高分子量聚乙烯樹(shù)脂的生產(chǎn)，所得聚乙烯樹(shù)脂具有更低的雜質(zhì)含量和金屬含量，組分均勻、分子量分布窄，可滿足超高分子量聚乙烯樹(shù)脂在醫(yī)療領(lǐng)域和電工電器領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于乙烯聚合催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溫度敏感型超高分子量聚乙烯催化劑、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

超高分子量聚乙烯，是綜合性能最好的工程塑料，其耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、自潤(rùn)滑、吸收沖擊能是現(xiàn)有塑料中最好的，在國(guó)際上被稱為“令人驚異的材料”。超高分子量聚乙烯因其所具有的優(yōu)越性能，已經(jīng)在紡織、造紙、包裝、運(yùn)輸、機(jī)械、化工、采礦、石油、農(nóng)業(yè)、建筑、電氣、食品、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用，并開(kāi)始進(jìn)入常規(guī)兵器、船舶、汽車等領(lǐng)域。

根據(jù)超高分子量聚乙烯分子量的不同，其應(yīng)用也有所不同。如分子量400萬(wàn)的超高分子量聚乙烯樹(shù)脂主要用于生產(chǎn)纖維；分子量在200～400萬(wàn)的超高分子量聚乙烯樹(shù)脂主要用于生產(chǎn)管材和板材；分子量在50～100萬(wàn)的超高分子量聚乙烯樹(shù)脂，主要用于生產(chǎn)鋰離子電池隔膜。

由超高分子量聚乙烯樹(shù)脂作為鋰離子電池隔膜的應(yīng)用，聚乙烯樹(shù)脂主要經(jīng)塑化擠出和雙向拉伸而得，故聚乙烯樹(shù)脂原料的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)加工過(guò)程有直接影響，且直接決定著微孔隔膜的力學(xué)性能。然而，目前國(guó)產(chǎn)隔膜由于所用的超高分子量聚乙烯原料通常灰分在200～400ppm，金屬雜質(zhì)殘余量高，所生產(chǎn)的微孔隔膜表面易出現(xiàn)針孔和晶點(diǎn)，不但降低了微孔隔膜的耐穿刺強(qiáng)度，較高的金屬雜質(zhì)也會(huì)對(duì)電池的容量和續(xù)航能力造成不良影響。

超高分子量聚乙烯在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，主要集中在關(guān)節(jié)替代材料、組織支架、輸血泵、包裝袋等醫(yī)用材料中，由于用于人體生物材料，故安全性至關(guān)重要，因此，聚合物需純度高，雜質(zhì)含量低。

超高分子量聚乙烯的生產(chǎn)工藝主要包括溶液法、淤漿法、氣相法。其中，淤漿法技術(shù)比較成熟，是目前主要的生產(chǎn)工藝，采用傳統(tǒng)的齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑體系進(jìn)行生產(chǎn)。該催化劑體系中，催化劑主要成分包括鈦(活性中心)、鎂等元素，助催化劑主要成分包括鋁等。

聚合反應(yīng)過(guò)程中通常加入氫氣作為鏈轉(zhuǎn)移劑對(duì)聚合產(chǎn)物的分子量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于產(chǎn)物的分子量較高，用于調(diào)節(jié)分子量的氫氣用量較少，一般為0～20g氫氣/噸產(chǎn)品，正因?yàn)樗枰臍錃饬糠浅Ｉ伲趯?shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中，控制反應(yīng)器內(nèi)氫氣濃度是個(gè)難題。通常情況下，由于反應(yīng)器內(nèi)氫氣濃度波動(dòng)較大，易導(dǎo)致產(chǎn)物超高分子量聚乙烯樹(shù)脂的分子量分布較寬，進(jìn)而影響樹(shù)脂的力學(xué)性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐摩性能等。

因此，開(kāi)發(fā)適用于超高分子量聚乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)的催化劑，解決調(diào)節(jié)分子量時(shí)因加入的氫氣量少而造成生產(chǎn)難控制的問(wèn)題，使得到的超高分子量聚乙烯樹(shù)脂分子量分布窄、聚合物粒徑分布均勻具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種溫度敏感型超高分子量聚乙烯催化劑、制備方法及其應(yīng)用，在聚合反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)改變聚合反應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)產(chǎn)物分子量的目的，從而解決了通常采用氫氣作為鏈轉(zhuǎn)移劑，因反應(yīng)器內(nèi)氫氣濃度波動(dòng)大而導(dǎo)致聚合產(chǎn)物分子量分布變寬的問(wèn)題。

本發(fā)明提出一種溫度敏感型超高分子量聚乙烯催化劑，包括鎂化合物、鈦化合物、偶氮類給電子體化合物；

其中，所述偶氮類給電子體化合物包括偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異庚腈、偶氮異丁氰基甲酰胺、偶氮二環(huán)己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸等偶氮類化合物中至少一種。

進(jìn)一步地，所述鎂化合物是將鹵化鎂溶解于含有機(jī)醇或有機(jī)醇的鹵代物的溶劑而得。