[发明专利]一种超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法与应用，催化剂包括活性组分、载体及内给电子体，活性组分为过渡金属催化剂，载体为织物状多孔分子筛纤维，内给电子体与活性组分的摩尔比为(0.01‑100):1，载体与活性组分的重量比为(0.01‑100):1。与现有技术相比，本发明中的超高分子量聚乙烯催化剂拥有更大的比表面积和更高的强度，采用该催化剂催化合成的超高分子量聚乙烯的分子量分布广，缠结程度低，颗粒细，力学性能强。

技术领域

本发明属于超高分子量聚乙烯合成技术领域，涉及一种超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

超高分子量聚乙烯是一种集多种优点于一身的热塑性工程材料，平均分子量在150万左右。由于分子量高，因而其具备了很多优异的性能，例如耐冲击性、卫生无毒、耐磨性、抗拉伸、低密度、耐低温、不吸水等等，被广泛用于纺织、机械、化工、采矿、石油、农业、医疗、体育及制冷技术等诸多领域。目前公开的用于制备超高分子量聚乙烯的催化剂大多是以分子筛为载体，将活性物质负载在载体上，但由于传统分子筛介孔孔径较小且负载不牢固，使得催化剂活性组分易从载体上发生脱落，阻塞分子筛孔道，影响聚合活性，且所得聚合产物分子量较低，粒径较大，缠结程度较为严重，不利于后续加工应用。

例如：中国专利CN108003261A公开了一种乙烯聚合所使用的催化剂，是将镁盐/钛盐直接负载在具有一维直通孔道结构的介孔分子筛材料和具有六方孔道结构的介孔分子筛材料上，但所得催化剂的催化活性低且产物分子量较低，并且分子筛载体制备过程较复杂。

中国专利CN110407966A公开了一种超高分子量聚乙烯催化剂，是将含钛化合物负载在经表面活性剂处理后的球形氧化石墨烯上作为催化剂主组分，所制得的聚合物抗静电性能较好，但并未对力学性能进行改善且粘均分子量较低。

中国专利CN107417812A公开了一种负载型超高分子量聚乙烯催化剂，在制备时需要将三种结构的分子筛进行混合球磨，制备过程较复杂且聚合产物缠结程度较为严重，不利于后续加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔结构的超高分子量聚乙烯催化剂及其制备方法与应用，采用该催化剂催化合成的超高分子量聚乙烯的分子量分布广，缠结程度低，颗粒细，力学性能强。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超高分子量聚乙烯催化剂，该催化剂包括活性组分、载体及内给电子体，所述的活性组分为过渡金属催化剂，所述的载体为织物状多孔分子筛纤维，所述的内给电子体与活性组分的摩尔比为(0.01-100):1，所述的载体与活性组分的重量比为(0.01-100):1。该催化剂为负载型分子筛纤维催化剂，所负载的活性物质为过渡金属催化剂。该催化剂与其他聚乙烯催化剂相比，拥有更大的比表面积，多孔织物状载体可大幅提升催化剂强度。

进一步地，所述的过渡金属催化剂包括齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂、非茂前过渡金属催化剂或后过渡金属催化剂中的一种或更多种。

所述的齐格勒-纳塔催化剂的通式为(R’O)_nM’X₄，其中，0n4，R’为C₁-C₂₀的烷基、芳基或环烷基，M’为第4-6族的过渡金属，X为卤素；齐格勒-纳塔催化剂的含量以金属计为载体催化剂总量的0.5-5wt％。优选地，齐格勒-纳塔催化剂中M’为钛、钒或锆；X为氯、溴或碘，齐格勒-纳塔催化剂的含量以金属计为超高分子量聚乙烯催化剂总质量的1-4％。