[发明专利]乙烯聚合催化剂

说明书

技术领域

本发明通常涉及乙烯聚合催化剂组分。尤其，本发明涉及包含钛化合物、镁化合物、醇、铝醇盐、硅氧烷混合物和马来酸酯衍生物的反应产物的固体催化剂组分；以及包含催化剂组分和有机铝化合物的催化剂体系。本发明进一步涉及制备固体催化剂组分和催化剂体系的方法；使用催化剂体系聚合或共聚乙烯以及使用催化剂体系来制备聚乙烯的方法。

背景

聚乙烯是世界上最常用的塑料之一。聚乙烯用于制造食品杂货袋、洗发液瓶子、玩具、管子、容器、圆桶以及甚至防弹衣。对于这么多种材料，它具有非常简单结构，所有市售聚合物中最简单的结构。具体而言，聚乙烯包含具有不同烷基取代基的长链烷烃。具有其他长链烷基支链的长链烷烃称为低密度聚乙烯(LDPE)。含有许多短链烷基支链的长链烷烃称为直链低密度聚乙烯(LLDPE)。高密度聚乙烯(HDPE)具有非常短的烷基支链，导致具有高结晶度和高密度的聚乙烯。直链聚乙烯一般比支链聚乙烯更加牢固，而支链聚乙烯通常更加便宜以及易于制备和加工。

齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂体系用于制备多种乙烯聚合物，包括具有高聚合活性的HDPE和LLDPE。最广泛使用的齐格勒-纳塔催化剂体系包括钛、镁、卤素以及任选的电子供体。已知，特别是当从液态镁卤素、液态钛化合物和电子供体中获得齐格勒-纳塔催化剂组分时，其具有高活性。

已经连续开发出制备具有更高活性和各种聚合物性能的聚乙烯的齐格勒-纳塔催化剂。例如，美国专利No.7,153,803公开在传统钛催化剂中添加硅酸烷基酯和单酯。所得的固体钛催化剂组分具有增加的催化活性。采用该固体钛催化剂组分，在制备具有较低分子量的聚乙烯中使用更少的氢气。

本发明人已经测试在齐格勒-纳塔催化剂合成中作为添加剂的多种有机化合物，并且发现在催化剂中添加有机化合物的特定族可制备具有窄分子量分布和其他不同聚合物性能的聚乙烯。

概述

以下示出本发明的简化概述以提供对本发明的一些方面的简单理解。该概述不是本发明的全面概况。其既不旨在明确本发明的关键或者决定性元素，也不旨在描述本发明的范围。而且，该概述的唯一目的是以简化形式呈现本发明的一些概念，作为随后呈现的更加详细描述的序言。

本发明提供乙烯聚合催化剂组分、催化剂体系和制备固体催化剂组分和体系的方法以及包括使用催化剂体系的聚合和共聚乙烯的方法。固体催化剂组分包含镁化合物、铝醇盐、醇、硅氧烷混合物、钛化合物和马来酸酯衍生物的反应产物。催化剂体系包含固体催化剂组分和有机铝化合物。聚合或者共聚乙烯的方法包括使乙烯或者乙烯和共聚单体接触催化剂体系。

为了达成上述和相关目的，本发明包括随后完整描述以及在权利要求中特别指出的特征。以下描述和所附附图详细阐述本发明的某些示意性方面和实施方式。但是，这些仅是其中可采用本发明的原则的少量各种方式中的代表。当连同附图一起考虑时，其他本发明的目的、优势和新颖性特征从本发明的以下详细描述中变得显而易见。

附图简述

图1是依照本发明的一方面的乙烯聚合体系的高水平示意图。

详述

本发明涉及包含钛化合物、镁化合物、醇、铝醇盐、硅氧烷混合物和马来酸酯衍生物的反应产物的固体催化剂组分；包含固体催化剂组分和有机铝化合物的催化剂体系；制备固体催化剂组分和体系的方法；以及在氢气的存在下使用催化剂体系聚合和共聚乙烯的方法。催化剂体系特别适合于制备高密度聚乙烯(HDPE)以及直链低密度聚乙烯(LLDPE)。

通过添加镁化合物、铝醇盐和硅氧烷混合物至醇中来获得用于本发明的乙烯聚合的固体催化剂组分以形成混合物；加热混合物以形成镁溶液；使镁溶液接触钛化合物，然后接触硅氧烷混合物以形成液态催化剂中间体；加热液态催化剂中间体以形成催化剂中间体颗粒；以及使催化剂中间体颗粒接触马来酸酯衍生物以形成固体催化剂组分。

本发明的一方面是从镁化合物、铝醇盐、硅氧烷混合物和醇的反应来形成镁溶液。通常而言，在高温(高于室温)下在醇以及任选的惰性稀释剂的存在下通过接触至少一种镁化合物、至少一种铝醇盐以及至少一种硅氧烷混合物来制备镁溶液。