[发明专利]改善超高分子量聚乙烯加工性能的催化剂、制备及应用

说明书

本发明公开了一种改善超高分子量聚乙烯加工性能的催化剂、制备及其在制备超高分子量聚乙烯中的应用。所述催化剂包括载体、主催化剂、助催化剂和内给电子体。制备方法为：向无水正己烷中加入无水氯化镁、乙醇、内给电子体，共混改性剂，得到混合均匀的复合载体分散液，使氯化镁充分析出并附着于共混改性剂，超声使复合载体分散液充分分散，得分散液，过滤，干燥，得到氯化镁/共混改性剂的复合载体；向无水正己烷中加入氯化钛、三乙基铝、氯化镁/共混改性剂的复合载体，降温，过滤，干燥。本发明可用于催化乙烯均聚合所得到的超高分子量聚乙烯树脂。

技术领域

本发明涉及一种具有混合载体Ziegler-Natta催化剂、制备方法及其应用，属于超高分子量聚乙烯催化剂的合成技术领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种线性的、主要含有乙烯重复单元的、具有超高分子量的聚合物的通用名称。超高分子量聚乙烯的相对分子量通常达到150万以上，是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料。

目前，市场上主要使用Ziegler-Natta催化剂(Z-N催化剂)，通过淤浆法生产UHMWPE。所合成的UHMWPE具有优异的耐磨性、耐冲击性、耐化学药品性等优点。但是由于分子量巨大，合成出的UHMWPE熔融状态的粘度非常高，流动性极差，其熔体指数几乎为零，使得后续加工复杂，效率颇低。通常对UHMWPE加工性能的改善是通过向聚合物内添加共混改性剂或润油实现的。

中国石油化工股份有限公司，在CN201310482786.0中公开了一种Z-N催化剂及其制备超高分子量聚乙烯方法。催化剂的合成中分别使用了给电子体I和给电子体Ⅱ，其中给电子体Ⅰ为酯类化合物，给电子体Ⅱ为有机硅氧烷化合物。两种给电子体的加入，提高了聚合物的分子量，所合成的超高分子量聚乙烯的粘均分子量达到了700万以上。该催化剂活性高、反应动力学平稳、聚合易于控制，并且在1小时的聚合过程中催化剂活性未见明显的衰减。但所合成的超高分子量聚乙烯由于分子量巨大，合成出的UHMWPE熔融状态的粘度非常高，流动性极差。

中国石油天然气股份有限公司，在CN201510873154.6中公开了一种球形石墨烯/卤化镁负载的Z-N催化剂的合成方法。他们将石墨烯与催化剂载体相结合，得到球形复合载体，随后又通过与钛化合物混合得到球形石墨烯/卤化镁负载的聚乙烯催化剂。在该催化剂中石墨烯所占催化剂质量的5～20wt％，使用该催化剂合成的超高分子量聚乙烯有着良好的导电率，并且合成出的超高分子量聚乙烯分子量在150万～500万。但其中石墨烯的添加量很小，对超高分子量聚乙烯的加工性能基本没有改善。

上海化工研究院，在CN201610634859.7中公开了一种注塑级超高分子量聚乙烯的制备方法。通过在聚合体系中加入分散剂、溶剂油和催化剂，采用淤浆法得到含有溶剂油的超高分子量聚乙烯树脂。溶剂油小分子均匀分散在树脂内部，在分子链之间，使制得的超高分子量聚乙烯可以通过普通挤出和注塑成型进行加工。这种含溶剂油的超高分子量聚乙烯的粘均分子量在100～800万。但由于溶剂油分散在聚合物内容易与超高分子量聚乙烯发生相分离，使材料存在缺陷，令使用寿命降低。

江门市道生工程塑料有限公司，在CN201410276455.6中公开了一种超高分子量聚乙烯材料及其制备方法。他们通过将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯树脂(PP)、自制复合加工剂、导电炭黑、膨胀石墨、抗氧化剂以及其他助剂在高速混料机中共混，随后通过挤出机挤出造粒。得到的导电炭黑和膨胀石墨改性的UHMWPE/PP复合材料具有一定的抗静电性和一定的加工流动性。所得到的复合材料的表面电阻率为10Ω1cm²、维卡软化温度为82℃。但由于直接共混各材料之间混合并不均，需要其他助剂提高相容性、抗老化性能，使成本增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：超高分子量聚乙烯加工性能差，共混改性剂与聚合物混合不均匀等问题。