[发明专利]一种用于超高分子量聚乙烯的催化剂组分、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种用于超高分子量聚乙烯聚合的催化剂组分、其制备方法及其应用，采用在反应母液恒温结束后，通过调节母液降温的幅度，可以有效调控超高分子量聚乙烯产品的分子量大小，产品的分子量大小为100～600万。使用该催化剂组分可以按需调节超高分子量聚乙烯的分子量。该催化剂组分用于制备超高分子量聚乙烯不仅具有高活性、高堆积密度、低细粉含量的特点，而且制备方法简单，利于工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯催化剂，具体地说，涉及一种用于超高分子量乙烯聚合的催化剂组分、其制备方法和在催化乙烯聚合中的应用。属于聚烯烃催化剂领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种分子量在150万～800万的聚乙烯树脂。由于其比普通聚乙烯有着更大的分子量，因此，UHMWPE具有耐冲击、耐磨损、自润滑、耐低温、耐化学腐蚀等优良性能，并被广泛应用于机械、运输、造纸、矿业、电力、农业、化工以及航空等领域。此外，在当前UHMWPE有两个最重要的应用领域，一个是超强聚乙烯纤维，可用于缆绳、鱼网及防弹军事装备。另一个是锂电池隔膜，制备锂电池隔膜对UHMWPE有着特殊要求，除了分子量要求100～200 万外(便于加工)，还要求催化剂乙烯聚合活性高，这样所得的UHMWPE的灰分低，避免脱灰操作；同时要求所用的超高分子量聚乙烯的颗粒堆密度高，分布要均匀(粒径分布窄)，平均粒径通常在35～150μm。

众所周知，UHMWPE分子量的大小、颗粒形态和粒度分布是影响其加工性能和机械性能的主要因素。超高分子量聚乙烯的性能主要取决于所用的催化剂。目前，超高分子量聚乙烯催化剂的研究仍是以Z-N催化剂为主，通过改变催化剂的配方及制备方法可以对超高分子量聚乙烯的分子量进行调节，控制其颗粒形态及粒度分布范围。

中国专利文献CN1076456A公开了一种以共研磨-反应法制备的可调节分子量的超高分子量聚乙烯催化剂，其主催化剂为钛化合物，促进剂为硅化合物和酯，载体为氯化镁和氯化锌，助催化剂AlR₃，通过调节ZnCl₂的含量可有效的调节超高分子量聚乙烯产品的分子量。但采用该研磨方法制得的催化剂中组分含量控制困难，难以更好控制产品质量。

中国专利文献CN107383247公开了一种通过调节超高分子量聚乙烯催化剂中烷氧基氯化合物的含量，来调控超高分子量聚乙烯产品的分子量大小，聚合产品的分子量大小为200～600万。但其分子量未涉及100～200万之间的范围，无法有效制备锂电池隔膜级别超高分子量聚乙烯。

本发明人通过反复实验发现，在合成超高分子量聚乙烯催化剂过程中，催化剂母液恒温结束后，采用先降温，再进行固液分离，经多次洗涤，可得到综合性能优良的催化剂。通过控制钛化合物投料倍率，母液降温幅度，催化剂钛含量可自由调整；结合调整催化剂聚合温度、时间、烷基铝用量，超高分子量聚乙烯的分子量在 100～600万范围内自由可调。该催化剂不仅具有高活性、高堆积密度、粒径分布均匀的特点，并且具有低细粉含量的特征。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种超高分子量聚乙烯聚合的催化剂组分，其可自由调节乙烯聚合物分子量，同时具有高活性、高堆积密度、粒径分布均匀，并且具有低细粉含量的特性。

本发明的另一目的还提供了该催化剂组分的制备方法，该方法通过催化剂母液恒温结束后进行降温处理，从而能够控制催化剂组分本身钛含量及活性中心分布，从而能够自由调节乙烯聚合物分子量，同时由此制成的催化剂具有高活性、高堆积密度、粒径分布均匀，并且具有低细粉含量的特征。

为了实现本发明目的，本发明提供一种所述用于超高分子量聚乙烯聚合的催化剂组分，其采用先将卤化镁化合物分散在烃类溶剂中，再加入醇化合物，与卤化镁化合物形成醇镁化合物，然后加入给电子体进行反应，并加入钛化合物进行载钛反应，反应的母液恒温结束后，将其降温10℃或10℃以上，再进行固液分离，最后经多次洗涤后得到催化剂悬浮液。

具体地说，本发明的用于超高分子量聚乙烯聚合的催化剂组分，其采用如下方法制备：