[发明专利]一种用于烯烃聚合的催化剂组分、催化剂和制备超高分子量聚烯烃的方法及应用

说明书

本发明属于烯烃聚合催化剂技术领域，公开一种用于烯烃聚合的催化剂组分、催化剂和制备超高分子量聚烯烃的方法及应用。该催化剂组分的制备方法包括：将卤化镁溶解于含有机环氧化合物、有机磷化合物的溶剂体系；将溶液与有机酸酐类化合物和乙酸酯类化合物反应，再与钛化合物接触，升温；向体系中加入给电子体a，恒温；除去未反应物和溶剂，洗涤，加入溶剂形成混合物；将混合物与钛化合物、给电子体b及醇类化合物反应，恒温；除去未反应物和溶剂，洗涤，得到催化剂组分；给电子体a选自通式(I)和通式(II)所示的化合物中的至少一种，给电子体b选自通式(III)和通式(IV)所示的化合物中的至少一种。

技术领域

本发明属于烯烃聚合催化剂技术领域，更具体地，涉及一种用于烯烃聚合的催化剂组分、用于烯烃聚合的催化剂、制备超高分子量聚烯烃的方法及应用。

背景技术

超高分子量聚乙烯(Ultra high molecular weight polyethylene，简称UHMWPE)是一种线性结构的热塑性工程塑料，相对分子质量在100万-1600万之间。目前大部分商品化的UHMWPE均由Ziegler-Natta催化剂(简称Z-N催化剂)制备得到，具有超强的抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性、耐低温性、耐应力开裂、抗黏附能力、优良绝缘性、安全卫生以及自身润滑(低摩擦系数)等性能。

专利文献CN201110253287.5利用超声波处理负载型钛系催化剂制造超高分子量聚乙烯树脂。制备出的超高分子量聚乙烯树脂的粘均分子量较高、分子量可调并且有效降低了树脂颗粒中的细粉含量，但该类催化剂无法制备粘均分子量高于600万的超高分子量聚乙烯粉料。专利文献CN201710723985.4通过调节催化剂给电子的类型和比例，制备出分子量分布窄、粒径分布均匀、流动性良好的超高分子聚乙烯催化剂，聚合活性温度，便于工艺参数控制。内给电子体包括苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯等，但该类催化剂也无法制备粘均分子量高于400万的聚乙烯粉料。

对于高端UHMWPE产品的两个关键要求是：1、具有足够高的分子量；2、颗粒形态好，粒度分布窄，灰分少。具体而言，当UHMWPE产品应用于纤维或人造关节领域时，其分子量必须达到600万以上才能保证足够的力学强度；当UHMWPE产品应用于锂电池隔膜或人造关节等领域时，其必须具有较低的灰分以提高产品的抗击穿能力或降低对人体的影响。目前应用广泛的高端UHMWPE产品大多来自国外，特别是医用超高聚乙烯材料，国内的UHMWPE粉料生产商在灰分和部分力学性能上与进口高端产品相比仍存在差距。年产量已超过180kt的UHMWPE全球市场正在以5％的增长速率发展壮大，未来发展空间广阔。

发明内容

针对上述情况，本发明的发明人经研究发现，以环三藜芦烃及其衍生物或环四藜芦烃及其衍生物作为复配内给电子体中的至少一种，同时在催化剂组分的制备时，使用环三藜芦烃及其衍生物或环四藜芦烃及其衍生物、钛化合物和醇类化合物对催化剂组分的中间产物(含镁/钛的固体物粒子)进行二次处理，能显著提高催化剂的聚合活性。基于此，本发明的目的是提供一种用于烯烃聚合的催化剂组分、催化剂和制备超高分子量聚烯烃的方法及应用。

本发明的第一方面提供了一种用于烯烃聚合的催化剂组分，该催化剂组分的制备方法包括以下步骤：

S1，将卤化镁溶解于含有机环氧化合物、有机磷化合物的溶剂体系，形成均匀溶液；

S2，将所述均匀溶液与有机酸酐类化合物和乙酸酯类化合物进行反应，然后与钛化合物接触，随后升温使含镁/钛的固体物粒子析出；

S3，再向步骤S2得到的体系中加入给电子体a，恒温处理得混合物；

S4，将步骤S3得到的混合物除去未反应物和溶剂，用惰性烃溶剂洗涤1-2遍，再加入惰性烃溶剂形成混合物；

S5，将步骤S4得到的混合物与钛化合物、给电子体b及醇类化合物进行反应，恒温处理得混合物；